22. Показатели оценки природоохранной деятельности предприятий.

Природоохранную деятельность предприятий оценивают по:

достигаемой степени очистки вредных выбросов (ПДК, остаточным концентрациям);

уровню загрязнения окружающей среды;

капитальным и эксплутационным затратам на экобиозащитную технику;

и другими показателями.

Известно большое количество показателей оценки эффективности тех или иных инженерных решений, организационных мероприятий, инвестиционных проектов.

В Федеральном законе «Об охране окружающей среды» (ст. 36) говорится: «При проектировании зданий, строений, сооружений и иных объектов должны учитываться нормативы допустимой антропогенной нагрузки на окружающую среду, предусматриваться мероприятия по предупреждению и устранению загрязнений окружающей среды, а так же способы размещения отходов производства и потребления, применятся ресурсосберегающие, малоотходные , безотходные и иные наилучшие существующие технологии, способствующие охране среды, восстановлению природной среды, и рациональному использованию и воспроизводству природных ресурсов.

23. Введение в курс промышленной пыле-, газоочистки и переработки отходов производств. Основы инженерной реологии, физико-химической механики гомо- и гетерогенных систем, тепло- и массообменных процессов ( на примере характеристик газообразных, жидких и твердых загрязнителей биосферы).

Массообменными называются процессы, характеризуемые переходом вещества из одной фазы в другую.

Под массопередачей понимают переход компонента смеси из области высокой концентрации в область более низкой.

Массопередача и есть совокупность всех трех стадий процесса массообмена между фазами.

Перенос вещества внутри одной фазы к поверхности раздела или от нее к другой фазе называют массоотдачей.

Исследуя и анализируя основные массообменные процессы:

- Абсорбция

- Адсорбция

- Осаждение

- Экстракция

- Выпаривание

- Кристаллизация

- Термическая обработка и другие

Можно сказать, что для всех общим является переход вещества из одной фазы в другую, связанный с явлениями конвективного переноса и молекулярной диффузии, поэтому перечисленные процессы иногда называют диффузионными.

Классификация дисперсных систем:

- гомогенные

- гетерогенные

- неоднородные

- многофазные.

В отличие от гомогенных смесей, где составляющие перемещены на молекулярном уровне, гетерогенные, неоднородные или многофазные смеси характеризуются наличием макроскопических (по отношению к молекулярным масштабам) неоднородностей или включений.

Явления, происходящие на межфазных границах в гетерогенных системах, существенно воздействуют на эффективность технологических процессов пыле-, газоочистки и определяют выбор той или иной конструкции экобиозащитного оборудования.

Макрообъект — объект, к которому могут быть применены такие статистические характеристики, как плотность, вязкость, температура, давление и др.

Термодинамическая система — совокупность макроскопических объектов, обменивающихся энергией в форме работы и тепла как между собой, так и с внешней средой.

Гомогенной называется термодинамическая система, внутри которой нет поверхностей раздела макроскопических частей системы, отличающихся по свойствам и составу.

Гетерогенной называется термодинамическая система, не удовлетворяющая этому условию.

Система является физически однородной, если ее состав и физические свойства одинаковы для всех макроскопических частей этой системы.

Фазой называются совокупность всех гомогенных частей термодинамической системы, которые в отсутствие внешнего силового воздействия являются физически однородными.

Раствор гомогенная система, состоящая из двух или более числа химически чистых веществ.

Дисперсность включает такие понятия, как размеры и распределение по размерам макрочастей, образующих гетерогенную систему, т. е. разделенных поверхностями разделов.

В гетерогенной системе различают дисперсную фазу — совокупность мелких частиц, и дисперсионную среду, в которой распределена дисперсная фаза.

Если дисперсная фаза подвижна, то такие системы называются свободнодисперсными.

Если подвижность дисперсной фазы ограничена, то система называется связнодисперсной.

Лиофильные — для них характерно сильное межмолекулярное взаимодействие на границе дисперсной фазы и дисперсионной среды. Такие системы могут образовываться самопроизвольно и являются термодинамически устойчивыми;

Лиофобные — со слабым межмолекулярным взаимодействием на поверхности раздела. Такие системы требуют для своего образования затраты энергии, являются термодинамически неустойчивыми. Для их длительного существования необходима специальная стабилизация.

Дисперсионная среда — жидкость

Ж—Ж: эмульсии (замасливатели, сырая нефть, латексы и др.);

Т—Ж: а) золи (высокодисперсные системы при невысокой концентрации дисперсной фазы);

б) гели (высокодисперсные системы при большой концентрации дисперсной фазы, когда частицы агрегируют и образуют связнодисперсную систему);

в) суспензии (грубодисперсные относительно малоконцентрированные системы);

г) пасты (высококонцентрированные системы);

Г-Ж. а) пены высококонцентрированные

Б) кипящие жидкости (низкоконцентрированные)

Дисперсионная среда — газ (аэрозоли)

Г—Г: газ;

Ж— Г: туманы, дымы;

Т—Г: пыли, дымы.

Дисперсионная среда — твердая

Т—Т: горные породы, строительные материалы, сплавы, пластмассы;

Ж—Т: влажный грунт, почва, шлам;

Г—Т: пористые материалы.

Состав и строение твердых дисперсных сред (на примере ПМ и ТО)

Существует несколько определений физического состояния сырьевых материалов, объединяемых терминами «порошки», «сыпучие или порошковые материалы» и «сыпучие массы».

К порошкам относят, как правило, частицы размером до нескольких сотен микрометров, а к сыпучим материалам — системы с более крупными частицами.

Важнейшими характеристиками ПМ являются показатели их реологических свойств, определяемые текучестью (сыпучестью) и сопротивлением сдвигу (пределом текучести).

Связь между частицами порошков обусловлена силами Ван-дер-Ваальса, имеющими молекулярную природу; когезионным взаимодействием; электрическим взаимодействием; капиллярными силами и силами механического сцепления.

Прочность порошков определяется характером контактов между частицами и пропорциональна их числу на единицу площади сечения материала и средней прочности индивидуальных контактов.

Число контактов определяется размером частиц и плотностью их упаковки.

Внутреннее сопротивление ПМ сдвигу характеризуется трением в контактах между частицами и силами аутогезии, которые необходимо преодолеть для нарушения контактов.

В определенном диапазоне давлений оно выражается законом Кулона, согласно которому

где — предельное сдвигающее напряжение, МПа;

— предельное нормальное давление, МПа;

— угол внутреннего трения;

— сцепление, МПа.

Согласно этому в координатах ; ) прямая, проходящая через точки А, В, отсекает отрезок, соответствующий величине сцепления. С помощью этих прямых, называемых линиями предела текучести, можно оценивать текучесть порошков и определять их исходные параметры, необходимые, например, при расчетах бункеров загрузочных устройств, циклонов и т.п. .

Для определения характера деформации на разных стадиях уплотнения порошок рассматривается в виде системы, связь узлов которой описывается вязко-упругой моделью Бингама (см. рис. 4.5). При напряжении ниже минимального, вызывающем пластическую деформацию, порошок работает как упругое тело, а при превышении этого предела — как упругопластическое.

Модели, представляющие дисперсные системы (ПМ) как дискретное тело , построены по результатам анализа структуры смеси.

В основу всех моделей положено соотношение

где Т — прочность структуры на единицу площади;

F1 — средняя прочность единичного контакта между частицами структуры;

n — число контактов на единицу площади сечения.

Это уравнение получено в предположении аддитивности работы контактов при разрушении ПМ. Все модели, характеризующие прочность сыпучего материала, делятся на три группы.

Для моделей 1-й группы принято, что ПМ состоят из сферических частиц одинаковых диаметров, т. е. монодисперсны. Необходимым условием такого расчета являются известные значения прочности индивидуальных контактов F1, структурного параметра т, определяющего степень упаковки частиц, размеров частиц d(r) и пористости материала П.

Модель Румпфа:

Модель Ребиндера, Щукина, Марголис:

Модели 2-й группы характеризуются частицами разных размеров. Формулы, предложенные на основе моделей 1-й и 2-й групп, Устанавливают связь числа контактов с размерами и упаковкой Частиц. Прочность индивидуальных контактов определяют экспериментально или теоретически с учетом природы контактного взаимодействия тел.

Модели 3-й группы отличаются тем, что прочность индивидуальных контактов связывается с геометрическими параметрами ПМ — плотностью упаковки и размерами частиц. Прочность индивидуальных контактов принимается одинаковой.

Рассмотренные реологические характеристики и модели, основанные на теории сплошных и дискретных сред, позволяют не только оценить фактические значения структурно-механических и физико-химических свойств сред (ПМ), но и прогнозировать их изменения на разных стадиях хранения, подготовки и дальнейшей переработки (измельчения, смешения, дозирования, гранулирования и др.), обоснованно рассчитывать (выбирать) процессы и аппараты технологий, установки пылеочистки, переработки и вторичного использования твердых отходов.