Техника - молодёжи 1984-08, страница 47

ТЕХНИКА ПЯТИЛЕТКИ

Специалисты Всесоюзного научно-исследовательского и проектно-кон-структорского института металлургической теплотехники, цветной металлургии и огнеупоров разработали так называемые ротоклонные аппараты. За счет эффекта гаэо-жидкостного трения |ГЖТ] и автоматической рециркуляции в этих установках значительно повышается производительность многих технологических процессов. Например, рото-клоиы типа «Урал», предназначенные для очистки загрязненных газов, с большой отдачей работают на Балхашском горно-металлургическом комбинате. Волховском алюминиевом заводе и на многих других предприятиях.

ЭФФЕКТ ПРИРУЧЕННОГО ВИХРЯ

Н 4-й стр. обпожни

ВЛАДИСЛАВ РЫЧКОВ, кандидат технических наук

Техника не может развиваться без открытия новых физико-химических явлений. Памятуя об этом, ученые стремятся ускорить исследование неразгаданных процессов, которые могут существенно повлиять на развитие той или иной отрасли народного хозяйства. Одному из таких явлений — эффекту ГЖТ — посвящена данная статья. В чем его суть? О колоссальной энергии ураганных потоков в природе знает каждый: они выдирают из земли вековые деревья, поднимают в воздух крыши домов, автомобили и даже паровозы... А нельзя ли «загнать джинна в бутылку», заставив его совершать полезную работу? Оказывается, можно. Представьте себе такую картину.

Через рабочий канал, частично заполненный жидкостью, стремительным вихрем прогоняется газ. Искусственный ураган начинает совершать полезную работу: за счет сил ГЖТ он механически сдирает верхний слой жидкости и мгновенно превращает его в капли размером 10—-300 мк и пену.

Вступая во взаимодействие, мельчайшие частицы газа и воды элек тризуются и ионизируются, начинаются химические реакции. Их

ускорению способствует интенсивный тепломассообмен. Исследовав эффект, получаемый в ротоклонных установках, ученые пришли к выводу, что его с большой пользой можно использовать в некоторых технологических процессах.

Выяснилось также, что по-своему хороши и холодный и горячий эффекты ГЖТ. Первый осуществляется при обычных температурах, второй — при 600—3000° С.

Холодный эффект ГЖТ используют для очистки газов в ротоклонных аппаратах типа «Урал». В них газ как бы моет сам себя. Чем выше скорость потока в рото-клонном канале, тем мельче капли жидкости, тем их больше. Естественно, что и химические реакции при этом активизируются. Посторонние твердые частицы, содержащиеся в газовой смеси, «слипаются» с капельками и оседают на дно аппарата. В процессе работы установки жидкость автоматически цирку лирует вокруг нижних перегородок. Поэтому ее количество остается практически постоянным. Режим промывки газа легко регулируется разностью давления на входе и выходе из ротоклонного канала и уровнем затопления магистрали жидкостью.

Горячий эффект ГЖТ в первую очередь целесообразно использовать в металлургии. И здесь процесс будет проходить в ротоклонных аппаратах. По принципу действия они подобны установкам типа «Урал».

При восстановлении металла высокая температура расплава и газа на несколько порядков повышает активность частиц различных веществ. В таких условиях химические реакции протекают мгновенно. Благодаря этому производительность ротоклонных установок возрастает в десятки раз.

В Советском Союзе и за рубежом известно аналогичное оборудование. Речь идет об агрегатах ПЖВ (плавки в жидкой ванне), КФП (кислородно-факельной плавки), КВП (кис-лородно-взвешенной плавки), цик-лонно-кислородно-взвешенном электротермическом агрегате, аппаратах фирм Оутокумпу (Финляндия) и Мицубиси (Япония). Однако по сравнению с ротоклонными установками типа «Урал» все они малопроизводительны, сложны, дороги.

Основное отличие агрегатов, в которых используется эффект ГЖТ, заключается в том, что процессы плавки и рафинирования расплавов в них происходят в высокоскоростном движущемся потоке. Другими словами, в режиме турбулентной диффузии.

Разные отрасли развиваются неодинаковыми темпами. Поэтому и

уровни реализации научно-технических достижений отличаются друг от друга. На одной из высших ступеней стоит ракетостроение. Вот характерные показатели.

Внутри ракетных двигателей давление достигает десятков атмосфер, скорость газов — 3000—4000 м/с, температура — 3000—3500° С. Температурные нагрузки на камеры сгорания колоссальные. В металлургии параметры работы плавильных печей намного ниже. А ротоклонные установки типа «Урал» по интенсивности процессов, происходящих в них, приближаются к ракетным двигателям.

Где можно применять ротоклонные агрегаты? По мнению специалистов, область их внедрения весьма широка. И задачи, которые можно решать с помощью эффекта ГЖТ, самые разнообразные.

В цветной металлургии ротоклонные аппараты целесообразно использовать для плавки и рафинирования свинца, олова, меди, никеля. Предварительные данные говорят о том, что их можно будет применять также для извлечения остатков цветных металлов из шлака, для хлорирования и фторирования сырья.

В черной металлургии ротоклонные установки типа «Урал» позволят из порошка руды и угольной пыли получать сталь, железо, чугун и всевозможные сплавы. И все это без агломерационного, коксового, доменного и мартеновского производств. Затраты же на реконструкцию существующих печей должны быть незначительными.

В энергетике с помощью ротоклонных агрегатов можно просто, быстро и высокоэффективно решить проблему освоения месторождений каменного угля, например КАТЭКа. Эффект ГЖТ дает возможность из каменного угля получать чистый горючий газ. А его можно использовать в качестве топлива на тепловых электростанциях.

В химической н нефтехимической промышленности установки «Урал» также позволяют резко повысить производительность многих технологических процессов. Например, получения бензина и керосина из нефти путем непосредственного контакта ее с расплавно-солевой эмульсией.

Одним словом, широкое освоение эффекта ГЖТ — очень важная задача металлургов, химиков, энергетиков, специалистов других отраслей. Оно позволит сэкономить немало средств, облегчить труд миллионов людей. Надо ли объяснять, что к решению этой проблемы необходимо привлечь молодых ученых, инженеров, техников, ра бочих.

45