В ТПУ придумали новый способ обработки нефти

Улучшить промышленные способы распыления воды, создав полное математическое описание этого процесса, смогли ученые Томского политехнического университета (ТПУ). По их словам, полученные данные помогут усовершенствовать технологии пожаротушения, а также ряд процессов в нефтехимической отрасли. Результаты опубликованы в журнале Powder Technology.

Распыление воды с различными примесями и последующее ее испарение – важная часть многих технологий нефтехимической промышленности, сообщили ученые ТПУ. Однако, по их словам, такие системы сегодня имеют невысокий коэффициент полезного действия, что сказывается на стоимости продукции.

Например, в камерах термической очистки, где происходит отделение побочных нефтепродуктов, относительно крупные капли водного раствора не успевают испариться в течение одного цикла работы, что заметно снижает эффективность и повышает затраты времени.

Оптимизировать расход энергии и ресурсов, по словам ученых, можно за счет особых условий распыления жидкости, при которых будет невозможно формирование крупных капель. Точные математические параметры такого процесса определены в новом исследовании физиков ТПУ.

“Дробление капель жидкостей, эмульсий, растворов и суспензий позволяет кратно увеличить площадь поверхности их испарения. Используя данный эффект, можно за счет изменения конструкции и положения распрыскивателей значительно повысить эффективность большого числа систем, от пожаротушения до тепловой энергетики, использующей водяной пар”, – объяснил профессор Научно-образовательного центра И.Н. Бутакова ТПУ, доктор физико-математических наук, профессор Павел Стрижак.

Полученные данные, по словам авторов работы, помогут заметно увеличить тепловую мощность двигателей сгорания и топок котельных, а также поднять теплопоглощение в теплообменных системах в 3-5 раз. В перспективе это также позволит оптимизировать размеры камер сгорания, тепломассообменных установок и всей совокупности других элементов теплоэнергетических систем.

Другое направление, в развитии которого результаты исследования сыграют важную роль, это экологически чистая энергетика, считают ученые ТПУ. По их словам, сегодня активно внедряются системы, позволяющие с помощью воды и водяного пара улавливать опасные продукты горения углеводородов, не допуская их выброса в атмосферу.

"Мы определили времена трансформации и распада капель под действием аэродинамических сил, впервые нашли точные значения критических критериальных чисел Вебера и Рейнольдса с учетом капиллярности и чисел Онезорге и Лапласа. Это позволяет математически описать весь процесс дробления капель и внести коррективы в существующие методы распыления", – рассказал один из авторов исследования, приглашенный инженер-исследователь ТПУ Иван Войтков.

Новые экспериментальные данные, по словам ученых, отличаются большой точностью, так как дробление капель впервые было исследовано в динамике реального воздушного потока, для чего применялась видеосъемка с частотой до 100 000 кадров в секунду. Помимо воды были проанализированы также водосодержащие смеси различных составов, применяемые в промышленности.

01/06/2021

Источники: https://ria.ru