Инновационные решения в технологиях и механизации сельскохозяйственного производства (стр. 22 )

В тех случаях, когда при разделении системы «моющий раствор – загрязнение» необходимо выделить мелкие частицы загрязнений, применяют фильтрование.

Фильтрование делится на процеживание и фильтрование с использованием специальных фильтров. Процеживание является предварительной ступенью очистки моющего раствора, поступающего в основное очистное устройство, оно осуществляется на стальных крупноячеистых сетках и стальных решетках. В моечных машинах процеживание позволяет выделять из загрязненного моющего раствора только крупные включения (волокнистые загрязнения, крупные и твердые частицы). Известна схема очистки моющего раствора с использованием процеживания в баке моечной машины [5]. В данной схеме волокнистые загрязнения и крупные частицы задерживаются перфорированными металлическими сетками с отверстиями 7–15 мм.

При фильтровании с использованием специальных фильтров [6] используются материалы, которые можно легко регенерировать: нетканый фильтрационный материал (сипрон, возопрон, синтепрон и др.).

Минимальный размер выделяемых частиц загрязнений при фильтровании составляет 25–30 мкм.

Улучшение и интенсификация процесса разделения системы «моющий раствор – загрязнение» могут быть достигнуты применением центробежной очистки с применением центрифуг, сепараторов, гидроциклонов.

Трубчатые осветляющие центрифуги имеют наибольший фактор разделения и предназначены для удаления из жидкостей тонкодисперсных взвесей, содержащихся в небольших количествах.

Основными недостатками центрифуг, сдерживающими их широкое применение для очистки моющих растворов, являются: 1) сложность в техническом обслуживании; 2) необходимость разборки для выгрузки загрязнений; 3) ручное удаление выделенных загрязнений.

Более интенсивная очистка жидкостей происходит в жидкостных сепараторах. Из тонкодисперсных систем, физические свойства которых близки к свойствам загрязненных моющих растворов, сепараторы могут удалять частицы с размерами до 0,5–1,5 мкм.

При длительном периоде работы сепаратора возникает вероятность забивания межтарелочных зазоров, что свойственно для всех сепараторов, поэтому ими можно очищать лишь жидкости с небольшим содержанием твердых примесей. Есть опыт применения тарельчатых сепараторов для очистки моющих растворов, однако из-за сложности конструкции и указанных недостатков они не нашли широкого применения в ремонтном производстве.

Наиболее простыми устройствами для центробежной очистки являются гидроциклоны. Гидроциклоны применяются в различных отраслях народного хозяйства [7], где необходимо разделение суспензии или эмульсии на составляющие их компоненты.

По системе подачи жидкости гидроциклоны бывают безнапорными (открытыми) и напорными. В зависимости от числа выделяемых фракций напорные гидроциклоны делятся на двухпродуктовые – для выделения взвешенных веществ и очищенной жидкости, и трехпродуктовые – для выделения из жидкости взвешенных веществ и нефтепродуктов.

Основными недостатками безнапорных гидроциклонов являются низкий коэффициент использования полезного объема; неравномерное распределение центробежных сил вследствие неравномерного распределения скоростей и, как следствие, перемешивание пристенных, поверхностных и донных слоев. При увеличении гидравлической нагрузки рабочий поток, движущийся в пристенной зоне, захватывает выделившиеся частицы загрязнений и выносит их из аппарата, что снижает качество очистки.

Безнапорные гидроциклоны могут применяться в блочно-модульных водоочистных комплексах для первичной очистки сточных вод от мойки автомобилей. Здесь гидроциклоны работают как гидроциклоны-осветлители.

В безнапорных гидроциклонах основной действующей силой, обусловливающей разделение фаз, является сила тяжести. Центробежные силы составляют лишь 10–30 % от ее величины, т. е., по сути, безнапорные гидроциклоны являются отстойниками. В связи с этим безнапорным гидроциклонам присущи следующие недостатки: большие размеры и, как следствие, большая занимаемая производственная площадь. Вследствие выделения ими лишь крупных частиц загрязнений они не обеспечивают необходимой тонкости очистки при мойке деталей и агрегатов и могут использоваться лишь в громоздких комбинированных очистных системах для локальной очистки. Все эти недостатки делают малоэффективным использование безнапорных гидроциклонов для очистки моющих растворов.

Интенсифицировать процесс очистки моющих растворов можно применением в схемах очистки напорных гидроциклонов.

Эффективность очистки в напорном гидроциклоне зависит от его диаметра. Чем меньше диаметр, тем выше тонкость очистки.

Другими факторами, влияющими на качество гидроциклонной очистки, являются диаметры впускного патрубка, шламовой насадки, сливного патрубка, величина вхождения сливного патрубка в цилиндрическую часть, высота цилиндрической части, угол конусности [8].

Для очистки моющих растворов напорные двухпродуктовые гидроциклоны применяются на центральных растворных пунктах (ЦРП). ЦРП ОМ-9730 для авторемонтного завода содержит три поста очистки моющих растворов ОМ-9876 [3].

Гидроциклоны установлены на моечных машинах АКТБ-142, С01-15.2.83 и их модификациях, Десна-Н 1070, МК-24, МСТМ 630-400, МПК 38.49 [3].

Основным недостатком напорных гидроциклонов является то, что они не позволяют эффективно выделять загрязнения с размером менее 50 мкм [7]. Мелкие загрязнения можно выделить либо повышением давления жидкости на входе в гидроциклон, что в случае использования гидроциклонов большого диаметра приводит к неоправданному повышению расхода энергии, либо в блоках гидроциклонов малого размера – мультициклонах. Наиболее эффективным диаметром гидроциклона для очистки моющих растворов с точки зрения экономии электроэнергии, простоты технического обслуживания и достаточной производительности является диаметр 75–80 мм. Однако в данном типоразмере гидроциклона возможно эффективно выделять лишь загрязнения размером более 20–50 мкм, что недостаточно для технологической очистки моющих растворов.

Таким образом, наиболее перспективными устройствами для очистки растворов СМС являются напорные гидроциклоны, однако обеспечиваемая ими степень очистки является недостаточной, что требует уточнения их конструктивных параметров и режимов работы, а также разработки мероприятий по интенсификации очистки.

Литература

1. Прогноз изменения окружающей природной среды Беларуси на 2010–2020 гг. / под ред. В. Ф. Логинова. – Минск: Минсктиппроект, 2004. – 180 с. – (Обзорная информация / Минсктиппроект).

2. Ивкин, П. А. Очистка сточных вод машинно-тракторных, автотранспортных и ремонтных предприятий агропромышленных объединений / П. А. Ивкин, Л. А. Анастасиева, // Механическая и биологическая очистка сточных вод и обработка осадков предприятий агропромышленного комплекса: сб. науч. тр. / ВНИИ ВОДГЕО; редкол.: [и др.]. – М., 1986. – С. 4–11.

3. Карташевич, А. Н. Интенсивная очистка жидкостей и газов в технических системах: монография / А. Н. Карташевич, Е. И. Мажугин. – Минск: Красико – Принт, 2002. – 290 с.

4. Мажугин, Е. И. Интенсификация гидроциклонной очистки моющих растворов электромагнитной обработкой / Е. И. Мажугин, А. Л. Казаков // Вестник БГСХА. – 2008. – № 4. – С. 129–133.

5. Козлов, Ю. С. Очистка изделий в машиностроении / Ю. С. Козлов, О. К. Кузнецов, А. Ф. Тельнов; под ред. . – М.: Машиностроение, 1982. – 261 с.

6. Гетманов, моющих растворов фильтрацией / // Техника в сельском хозяйстве. – 1977. – № 1. – С. 54–57.

7. Тельнов, процесса очистки щелочных моющих растворов, применяемых на сельскохозяйственных ремонтных предприятиях: дис. … канд. техн. наук: 05.20.03 / . – М.: ГОСНИТИ, 1972. – 148 с.

8. Казаков, А. Л. Интенсификация гидроциклонной очистки моющих растворов электромагнитной обработкой: дис. … канд. техн. наук: 05.20.03 / . – Минск: УО БГАТУ, 2012. – 165 с.

УДК 378.663.005

ПРИМЕНЕНИЕ ИННОВАЦИОННЫХ СРЕДСТВ ПРИ ИЗУЧЕНИИ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ И ТЕХНОЛОГИИ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Л. И. САВЕНОК, канд. техн. наук, доцент;

И. А. ШАРШУКОВ, ст. преподаватель

УО «Белорусская государственная сельскохозяйственная академия»

г. Горки, Республика Беларусь

В соответствии с учебными программами нового поколения предусмотрено изучение дисциплины «Материаловедение. Технология конструкционных материалов (М. ТКМ)» на первом курсе (первом и втором семестрах). Она относится к числу основополагающих учебных дисциплин при подготовке специалистов инженерного профиля, изучение которой дает студентам фундаментальную общеинженерную, технологическую подготовку, закладывающую основы знаний, необходимых при работе на производстве. В связи с тем, что на студенческую скамью приходят вчерашние школьники, а также лица других государств (не вполне владеющие русским языком), то языковый и понятийный барьеры оказывают существенное влияние на усвояемость дисциплины.

При изучении этого курса студенты впервые встречаются примерно с 2,5 тысячами новых терминов (перлит, сорбит, троостит, эвтектика, кокиль и т. д.), которые нужно не только запомнить, но и иметь о них визуальное представление.

Придерживаясь рекомендаций известного педагога Ушинского, для успешного усвоения изучаемого материала необходимо обеспечить восприятие информации разными органами чувств: через слух, зрение, обоняние, осязание и вкус. Наиболее глубокий след в сознании обучаемых остается тогда, когда педагог одновременно воздействует на несколько органов чувств, т. е. рассказывает, показывает, даже дает ощутить свойство изучаемого предмета [1].

Однако основным органом восприятия информации все же является зрение. Поэтому одним из условий усвоения и запоминания материала студентами является соблюдение принципа наглядности в сопровождении устного объяснения и обсуждения.

Для этого ведущими преподавателями кафедры технологии металлов по многим темам в течение ряда лет разрабатывались слайды со структурно-логическими схемами, учебными алгоритмами, блок-схемами и другими визуальными материалами, представляющими собой модели умственной деятельности обучаемых при решении технических задач [2, 3]. При разработке слайдов решались проблемы «над чем и в какой последовательности необходимо думать студенту, чтобы успешно принять информацию и добиться поставленной цели», поскольку студентам часто сложно в излагаемой информации выделять в логической последовательности предмет мысли.