LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Легка промисловість → Розробка основ ресурсозберігаючої технології глибокої переробки льоноволокна із застосуванням електророзрядної нелінійної об'ємної кавітації

утворювані акустичні течії на кордоні розподілу середовищ переводять процес з області молекулярної дифузії в область конвективної дифузії, яка значно прискорює загальний дифузійний процес. По-друге, потік кавітаційних бульбашок до поверхні створює умови, які сприяють руйнуванню дифузійного прикордонного шару та збільшенню поверхні розчинення. У цьому ж розділі наведено результати досліджень осадку в рідині електророзрядних реакторів після обробки льоносировини.

Аналіз дослідницьких даних дозволив встановити важливі факти:

зменшення електроопору при електророзрядній обробці води із сировиною здійснюється як за рахунок екстракції водорозчинних органічних сполук, так і за рахунок зміни властивостей самої води;

рівень передпробивних втрат енергії при електророзрядній обробці визначається параметрами розрядного контура і початковою електропровідністю води у реакторі;

чим більше концентрація сировини у реакторній воді, тим сильніше зростає електропровідність, що може вимагати уточнення режиму роботи генератора імпульсних струмів;

ударні хвилі підводних розрядів, проходячи скрізь товщу сировини, втрачають енергію. Чим більша товща волокна та його щільність, тим гірше оброблюваність його внутрішніх шарів. Товщина шару волокна не повинна перевищувати 100 мм;

після електророзрядної обробки в порційному режимі рідина реактора насичується колоїдними частками, що можуть знов осідати на поверхні волокон, тому потрібне промивання після обробки або використання безперервного подання волокна в розрядну зону з таким же безперервним відбором поза неї.

З метою вивчення кінетики процесів технологічного очищення та кондиціювання льоноволокна в умовах комплексної дії підводного електричного розряду для кількісних оцінок було обрано інтегруючий масово-енергетичний показник [m]. Його обчислювали точним зважуванням зразків волокна до обробки та після неї, встановленням унесеної маси, як різниці цих мас, віднесення її до первісної ваги зразка, вимірюванням сумарної енергії, витраченої за кожну таку операцію. Потім здійснювався розрахунок кількості таких операцій та розрахунок кількості виділених з волокон нецелюлозних речовин, які пришлися на одиницю витраченої на це енергії. Масо-енергетичний показник [m] має розмірність мг/гДж.

Цей показник дуже зручний і в прикладному значенні - з його допомогою легко перераховувати суто технологічні показники процесів обробки льоноволокна і енергетичні характеристики генераторів імпульсних струмів.

В ході експерименту фіксувалися: число імпульсів дії n, частота посилань імпульсів f, енергія імпульсу W0 (шляхом перерахунку із зміряними робочою напругою та ємністю конденсатора), початкова і кінцева вага зразків m0, mk.

На рис. 3 показані зміни масово-енергетичного показника, як результат обробки сухого лляного волокна розрядами з енергією в імпульсі W0= 25 Дж. Найбільших значень [m] досягає в інтервалі 1-50 імпульсів (рис. 3), але потім у кожному інтервалі кратному 50 відбувається швидке зменшення масово-енергетичного показника. Це пояснюється тим, що з початку процесу очищення волокна загальна концентрація нецелюлозних речовин ще достатньо висока і легко зруйнована розрядом частина їх швидко переходить у розчин. Надалі співвідношення легко руйнованої речовини і тієї, що руйнується трудніше, зміщується вбік останніх, що в цілому уповільнює процес очищення волокна. Однак, більша частина інкрустуючої речовини видаляється саме за перші десятки імпульсів електророзрядної дії. Найбільша кількість нецелюлозної речовини видаляється із зразків волокна для при ємності конденсатора С = 0,4 мкФ, при цьому спостерігалася найбільша швидкість очищення волокна. Це підтверджує те, що в процесах електророзрядної очистки льоноволокна велика роль найпізніших стадій електророзрядної кавітації, коли вона переходить в стаціонарний режим і стає розвиненою післярозрядна пульсація кавітаційних бульбашок. Зі збільшенням енергії в імпульсі ефективність її використання зменшується і значення [m] також зменшуються. Найбільша швидкість видалення нецелюлозних речовин становила 12,8 мг/гДжс для режиму W0= 25 Дж, С = 0,4 мкФ, f = 2 Гц. Відповідно в усіх інших досліджених режимах ця швидкість була значно меншою.


Рис. 3. Діаграма залежності масо-енергетичного показника від кількості імпульсів, частоти посилань імпульсів при W0=25Дж, С=0,4 мкФ: 1- f= 2 Гц; 2 - f= 4 Гц; 3 - f= 6 Гц.


Цікавими є результати досліджень кінетики видалення нецелюлозної речовини з льняного волокна після попереднього замочування. На рис. 4 показано результати досліджень кінетики очищення льоноволокна в різних діапазонах послідовностей імпульсів для різного часу попереднього замочування. З них випливає, що фактор замочування сильно впливає на кінетику очищення волокна: підсилюючи процес електророзрядного видалення нецелюлозних речовин; збільшуючи глибину очищення; свідчить про те, що в масиві волокна спостерігаються процеси вилучення з волокон інкрустів та повернення їх до вже очищеного волокна. Процес електророзрядного вилучення інкрустів із льоноволокна має хвилеподібний характер і доцільно будувати економічний технологічний процес електророзрядного очищення волокна в першій стадії хвилі.


Рис. 4. Залежність масо-енергетичного показника від діапазонів діючих імпульсів для різного часу попереднього замочування: 1 – 1 год.; 2 – 24 год.; 3 – 4 год.; 4 – 0 год.


В цілому аналіз кінетики очищення льоноволокна дозволяє стверджувати, що промислова обробка льоноволокна повинна проходити при невисоких рівнях енергії в імпульсі (25-30 Дж), при низькій частоті (2 Гц) посилання імпульсів у багатоелектродній системі з одногодинним замочуванням і в призначеному інтервалі послідовностей імпульсів (до 100 імпульсів на одиницю об'єму). Це є цілком можливим для обробки волокна, занурюваного під воду тонким шаром на сітчастій конвейєрній стрічці.

Крім того, у розділі наведено дані по вивченню впливу різних чинників електричного розряду на процес очищення льоноволокна від нецелюлозних речовин за допомогою математичного планування методом Бокса-Уїлсона.

П'ятий розділ цілком присвячений теоретичному осмисленню механізму руху рідини у відносно товстому шарі волокна, а також в капілярах волокон. Це є цілком необхідним для поглибленого з'ясування кінетики руху рідини у волоконно-капілярній системі льоноволокно-рідина під впливом первинних хвиль тиску електричного розряду та вторинних, що генеруються пульсуючими і коллапсуючими кавітаційними бульбашками. Вищеописані експериментальні дані показали, що цей рух рідини відіграє головну роль у процесі обробки волокна підводними електричними розрядами.

Аналізувався процес руху рідини у волокно-капілярному масиві, що обіймає з усіх боків розрядний проміжок, лінійний розмір якого у радіальному напрямку R. Вода заповнює всю електророзрядну камеру і волокно-капілярний масив, який знаходиться в ній. Просування рідини у волоконно-капілярну систему відбувається під впливом зовнішнього тиску рв, який складається з гідростатичного тиску рг і змінного тиску імпульсного характеру рн, та під впливом капілярного тиску рк:

рг+ рн+ рк = рв