В Перми разработан метод контроля твердых осадков в технологических устройствах.

Статья опубликована в журнале «Вестник Томского государственного университета». Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030». Аппараты погружного горения представляют собой устройства, предназначенные для прямого нагрева жидкости.

Процесс осуществляется при непосредственном контакте жидкости с потоком горячих газов, который расщепляется на пузырьки. Нагретая жидкость переливается через порог, попадает в приемную емкость и смешивается с новыми порциями жидкости, а затем с помощью насоса направляется в выпаривающий отсек. В результате на дне оседают твердые частицы, которые могут забивать аппарат и затруднять его эксплуатацию.

Например, при выпаривании рассола для получения технической соли эта проблема становится особенно актуальной – один кубический метр раствора приводит к образованию 300 килограммов осадка. Если не предотвратить накопление соли на дне установки, ее работа будет прерываться ежедневно на несколько часов, что недопустимо для предприятий химической отрасли.

Для контроля засорения установки мелкодисперсными частицами необходимо установить закономерности их перемещения. В связи с этим ученые Пермского Политеха проанализировали модельный случай теплового режима работы аппарата без перехода жидкой фазы в пар.

«Мы провели полноценное трехмерное численное моделирование осаждения частиц и выброса пузырьковой фазы, построив траектории их перемещения. Мы обнаружили, что твердые включения некоторое время следуют за потоком жидкости, а затем осаждаются на определенных участках дна аппарата», – сообщает Алексей Костыря, аспирант кафедры общей физики ПНИПУ.

«Доля частиц, оседающих в выпарной части установки, увеличивается с ростом их диаметра, превышая 95 процентов уже при размере частицы 0,12 миллиметра. Это свидетельствует о том, что крупные частицы могут быть удалены из системы только в зоне быстрого восходящего потока жидкости, то есть вблизи горелки, пока они еще находятся около свободной поверхности», – добавляет Виталий Демин, профессор кафедры общей физики ПНИПУ, доктор физико-математических наук.

Результаты исследования ученых Пермского Политеха помогут предотвратить неконтролируемое осаждение частиц и, таким образом, снизить риск остановки производственных процессов в калийной отрасли из-за необходимости очистки оборудования.