27.07.2022
Исследователи Донского государственного технического
университета займутся разработкой единой методологии, объединяющей
оптимальные параметры и характеристики многодисперсных жидкостей с
параметрами генератора кавитации. Цель исследований – обосновать
потенциал гидродинамической кавитации в реализации технологических
процессов и стандартизировать режимы воздействия кавитации на
обрабатываемые материалы.
Одна из задач ученых – провести систематическое теоретическое и
экспериментальное исследование кавитации* жидких материалов в
пилотной установке потоковой обработки, моделирующей в уменьшенном
масштабе ситуации, возникающие в промышленных процессах. Исследователи
сосредоточат внимание на оценке влияния переменных параметров процесса на
интенсивность и стабильность генерации кавитации.
– Проведенный нами анализ научных работ, посвященных кавитации,
показал отсутствие единой методологии применения кавитационного
воздействия для реализации технологических процессов, – отметил
руководитель проекта, начальник отдела подготовки заявок управления научных
исследований ДГТУ, к. т. н., доцент Денис Куимов. – Обычно для каждого
отдельно взятого технологического процесса учеными эмпирическим путем
подбираются оптимальные параметры для конкретной обрабатываемой
многодисперсной смеси.
Применение кавитационного воздействия может осуществляться в таких
сферах, как дезинфекция сточных вод, десульфуризация нефти, обработка сырой
нефти с целью повышения выхода «светлых» фракций, снижение вязкости
жидких нефтепродуктов, а также для процессов диспергирования и
эмульгирования.
– Кавитация способна стать альтернативной зеленой технологией
обработки различных жидких материалов, позволив сократить, а, возможно, и
полностью исключить применение различных токсичных веществ и химических
добавок, используемых на сегодняшний день при таких процессах как очистка
сточных вод, обработка жидких нефтепродуктов и др. – пояснил Денис Куимов.
По словам ученых ДГТУ, в научно-исследовательских работах
экспериментальные исследования проводятся в идеальных лабораторных
условиях, под данные процессы подбираются необходимые параметры, которые
затем масштабируются на промышленные объемы.
– Частые противоречия в результатах научных исследований
свидетельствуют о сложностях создания стабильной кавитации в
обрабатываемом веществе, что может говорить о недостаточном изучении на
современном этапе развития науки процессов интенсификации стабильной
кавитации, – пояснил Денис Куимов.
В связи с этим при внедрении технологии кавитационной обработки
жидких материалов возникает много важных вопросов, например, об эффектах
при переносе лабораторных результатов на промышленные объекты; о
нахождении и выяснении устойчивости выгодных режимов движения жидкостей
и многофазных сред. Ответы на эти вопросы научная группа ДГТУ попытается
найти в рамках всесторонних исследований. Планируется детальное изучение
переменных физических параметров в рабочих камерах генераторов кавитации
на основе экспериментальных исследований.
Исследователям предстоит заняться расширением информации по
процессу генерации акустической/гидродинамической кавитации и ее
воздействию на физико-химические свойства жидких материалов.
Ученые составят статистический анализ на основе теоретических и
экспериментальных исследований, позволяющий определить степень влияния
переменных параметров процесса на интенсивность генерируемой кавитации,
подберут эффективный способ оценки возможности интенсификации кавитации
в том или ином жидком материале.
Кроме того, проводимое исследование, опираемое на изучение
экспериментальными способами, близкими к процессу обработки кавитацией в
промышленности, поможет оценить возможность внедрения технологии в
промышленность.
Выводы о воздействия кавитации на многодисперсные смеси при полном
понимании процесса генерации кавитации могут быть использованы в
различных отраслях промышленности.
Проект «Кавитационные эффекты для интенсификации протоколов
экологически чистых процессов» поддержан Российским научным фондом на
конкурсе 2022 года «Проведение исследований научными группами под
руководством молодых ученых» президентской программы исследовательских
проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе и молодыми.
Справка:
* Кавитация — явление, при котором статическое давление жидкости снижается до
уровня ниже давления пара жидкости, что приводит к образованию в жидкости
небольших полостей, заполненных паром. При воздействии более высокого
давления эти полости, называемые «пузырьками» или «пустотами»,
разрушаются и могут генерировать ударные волны, а также локально повышать
температуру и давление. Кавитация возникает в результате местного понижения
давления в жидкости, которое может происходить либо при увеличении её
скорости, например, за гребным винтом судна, либо при прохождении
акустической волны большой интенсивности во время полупериода разрежения.
Информационная служба ДГТУ
Фото: pinterest.ru
Нет комментариев