Мобільний енерготехнологічний комплекс «Енергоефективні та екологічно безпечні технології виробництва та використання композиційних палив» дозволяє визначати вплив гідрокавітаційної активації на теплові, гідродинамічні, теплофізичні й енергетичні показники процесів створення емульсійних і суспензійних штучних рідких композиційних палив (ШКРП) та екологічні показники їх спалювання. Комплекс призначено для проведення досліджень при розробці інноваційних технологій раціонального паливоспоживання та утилізації екологічно небезпечних відходів зі значним вмістом вологи.
Енерготехнологічний комплекс складається з трьох основних модулів (рис. 1):
– модуль підготовки паливних компонентів (елементи 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 22);
– модуль проведення гідрокавітаційної активації композиційного палива (елементи 1, 11, 12, 13, 20,21,22);
– модуль спалювання й вимірювання енергоекологічних характеристик композиційного палива (елементи 2, 14, 16, 17, 18, 19, 23, 24).
Рисунок 1 – Принципова схема мобільного енерготехнологічногостенду
Даний комплекс є мобільним, оскільки всі основні вузли та агрегати встановлено на одній платформі для можливості транспортування на промислові підприємства з метою проведення пілотних промислових випробувань технологій створення та спалювання штучних рідких композиційних палив у виробничих умовах.
Виробнича потужність даного комплексу (рис. 2) становить 350-500 кг/год композиційного палива в залежності від компонентного складу паливної суміші. Створений комплекс дозволяє проводити дослідження процесів приготування й спалювання штучних композиційних рідких палив на основі вуглеводнів (у тому числі й некондиційних) з додаванням рідких вологовмісних промислових відходів різноманітного походження з метою визначення основних показників енергоефективності та екологічності створеної технології, надання рекомендацій з її промислового використання для розв’язання одночасно двох взаємопов’язаних задач: розширення ресурсної бази рідкого органічного котельного палива та зниження екологічного навантаження на навколишнє середовище за рахунок утилізації відходів промислових підприємств у складі спалюваних паливних композицій.
Рисунок 2 – Мобільний енерготехнологічний стенд для проведення досліджень процесів створення та спалювання композиційних палив
Експериментальні дослідження процесів спалювання створених композиційних палив проводяться з використанням розробленого в ІПМаш НАН України пальникового пристрою (рис. 3) на базі гідровихрової форсунки. Основні технологічні характеристики пальникового пристрою:
Витрата палива – 40-120 кг/год;
Вміст вологи у складі паливної суміші – до 60 % мас.;
Вміст твердої фази розміром до 0,5 мм – до 10 %;
Номінальний тиск палива на форсунці – 2-6 кгс/см2;
Тиск подачі первинного повітря для диспергування палива – 2-6 кгс/см2;
Максимальна динамічна в’язкість паливної суміші – 1,4 Па∙с.
Рисунок 3 – Пальниковий пристрій
Характеристики комплексу дозволяють досліджувати гідрокавітаційний вплив на властивості технологічних рідин, емульсій та суспензій різного призначення, тому зацікавленість в його використанні існує в установах, які займаються вивченням проблем теплофізики, матеріалознавства, загальної та колоїдної хімії, фармації.
Експериментальні дослідження кавітаційної ерозії конструкційних матеріалів
У вирішенні проблеми підвищення надійності та довговічності машин одним з головних питань є зменшення зносу поверхонь деталей. Поширеним видом їх руйнування є кавітаційна ерозія, від дії якої страждають багато вузлів та агрегатів енергетики, транспорту,
машинобудування, зокрема, лопаті насосів, гідротурбін, гребних гвинтів, елементів гідроавтоматики та гідротехнічних споруд.
Матеріали, з яких виготовляють деталі, які працюють в умовах гідродинамічної кавітації, повинні мати підвищену стійкість до цього виду руйнування. Тому дослідження кавітаційного зношування існуючих та нових видів матеріалів є актуальною проблемою.
Розроблено методику та створено стенд (рис. 4) для проведення експериментальних досліджень впливу гідродинамічної кавітації на ерозію поверхонь конструкційних матеріалів. Методику засновано на порівняльному аналізі результатів щодо зміни маси досліджуваного зразка матеріалу і мікроскопічних досліджень його поверхні до і після проведення кавітаційної обробки.
Рисунок 4 – Експериментальний стенд для дослідження стійкості конструкційних матеріалів до кавітаційної ерозії
Використання створених експериментального стенду та методики дозволяють досліджувати вплив гідродинамічної кавітації на стійкість до руйнування як нових типів конструкційних матеріалів, так і тих, що вже використовуються.