📄Работа №165495
Тема: Влияние температуры исходной воды на физико-химические процессы при кавитации
Тип работы
Бакалаврская работа
Предмет
теплоэнергетика
Объем:
56 листов
Год:
2023
Просмотров:
91
4315
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
РЕФЕРАТ 2
ВВЕДЕНИЕ 5
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 7
1.1 Механизм возникновения гидродинамической кавитации 9
1.2 Процесс формирования кавитации 10
1.3 Зародыши кавитации 13
1.4 Окислительно-восстановительные реакции в воде при кавитации . 15
1.5 Факторы, влияющие на кавитацию 16
1.5.2 Давление 17
1.5.4 Свойства воды при кавитационном воздействии 21
1.6 Применение кавитации в различных областях 24
2 Экспериментальная часть исследования 28
2.1 Обзор используемого оборудования 28
2.2 Контрольно-измерительные приборы и оборудование 30
2.3 Регрессионный анализ экспериментальных данных 38
3 РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 40
3.1 Физико-химические параметры дистиллированной воды 40
3.2 Физико-химические параметры кавитационно активированной
дистиллированной воды 42
3.3 Изменения физико-химических свойств воды при повышении температуры в процессе кавитации 46
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 50
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 52
ВВЕДЕНИЕ 5
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 7
1.1 Механизм возникновения гидродинамической кавитации 9
1.2 Процесс формирования кавитации 10
1.3 Зародыши кавитации 13
1.4 Окислительно-восстановительные реакции в воде при кавитации . 15
1.5 Факторы, влияющие на кавитацию 16
1.5.2 Давление 17
1.5.4 Свойства воды при кавитационном воздействии 21
1.6 Применение кавитации в различных областях 24
2 Экспериментальная часть исследования 28
2.1 Обзор используемого оборудования 28
2.2 Контрольно-измерительные приборы и оборудование 30
2.3 Регрессионный анализ экспериментальных данных 38
3 РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 40
3.1 Физико-химические параметры дистиллированной воды 40
3.2 Физико-химические параметры кавитационно активированной
дистиллированной воды 42
3.3 Изменения физико-химических свойств воды при повышении температуры в процессе кавитации 46
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 50
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 52
📖 Введение
Ограниченность энергетических ресурсов стимулирует рост интереса и развитие зеленых технологий, при которых не используются опасные экологические химические реагенты и вред для окружающей среды минимизирован. Из-за увеличения потребления энергии и истощения ископаемых ресурсов, таких как нефть, газ и уголь, которые являются основными источниками энергии по всему миру, экономическое благосостояние многих государств находится под угрозой. Уменьшение выбросов углекислого газа и других вредных веществ в производственной деятельности — важная задача, которая должна стоять перед промышленностью. Это позволит не только снизить негативное воздействие на окружающую среду, но и повысить эффективность производственных процессов и сберечь ресурсы.
Водоснабжение является одной из самых больших проблем для сельских районов, особенно там, где большая часть населения напрямую зависит от рек, озер, плотин и прудов. При нефтедобывающей деятельности неотъемлемой проблемой является отделение и очистка подтоварной воды. Спутником добываемой нефти является пластовая вода. Отделение и утилизация подтоварной воды при отстаивании извлеченной нефти являются неотъемлемым этапом технологии добычи нефтепродуктов. Традиционные технологии очистки воды включают хлорирование, коагуляцию, биологические методы, мембранные процессы, фотокатализ, адсорбцию, озонирование и т. д. При разработке этих технологий стоит ряд проблем, включая экономическую жизнеспособность, масштабируемость, производство вредных побочных продуктов и более высокие эксплуатационные расходы.
Использование кавитации в последние годы является перспективной альтернативой для очистки и обеззараживания сложных сточных вод. Явление кавитации включает зарождение, рост и схлопывание паровых полостей - пузырьков, в реакторе во многих местах. Схлопывание пузырьков приводит к химическим и физическим эффектам, и оба они способствуют разложению загрязняющих веществ. Принцип очистки воды за счет кавитации основан на том, что внутри схлопывающихся кавитационных пузырьков возникают высокие температуры (1000 °С, по некоторым оценкам - выше) и давления до 10 * 103Па. В таких условиях кавитация сопровождается разложением воды и образованием перекиси водорода H2O2, радикалов ОН* и Н*. При этом в стоках улучшаются цветность, мутность воды, рН смещается в щелочную сторону, уменьшается окислительно-восстановительный потенциал, удельная электропроводность, снижается концентрация растворенного кислорода, происходит обеззараживание, в том числе уничтожаются споры грибков и бактерий. Окислительно-восстановительные радикалы, которые образуются в процессе кавитации, могут использоваться для разложения органических загрязнителей в водной среде. При этом горячая межфазная зона кавитационных пузырьков может играть основную роль в химических реакциях окисления загрязняющих веществ, особенно органических.
Таким образом, исследование изменения температуры в процессе кавитации в контексте изменения pH, окислительно-восстановительного потенциала и кислородосодержания может дать более глубокое понимание кавитационных изменений. Такое фундаментальное понимание может иметь решающее значение для разработки практических применений кавитации, которые еще не полностью изучены.
Водоснабжение является одной из самых больших проблем для сельских районов, особенно там, где большая часть населения напрямую зависит от рек, озер, плотин и прудов. При нефтедобывающей деятельности неотъемлемой проблемой является отделение и очистка подтоварной воды. Спутником добываемой нефти является пластовая вода. Отделение и утилизация подтоварной воды при отстаивании извлеченной нефти являются неотъемлемым этапом технологии добычи нефтепродуктов. Традиционные технологии очистки воды включают хлорирование, коагуляцию, биологические методы, мембранные процессы, фотокатализ, адсорбцию, озонирование и т. д. При разработке этих технологий стоит ряд проблем, включая экономическую жизнеспособность, масштабируемость, производство вредных побочных продуктов и более высокие эксплуатационные расходы.
Использование кавитации в последние годы является перспективной альтернативой для очистки и обеззараживания сложных сточных вод. Явление кавитации включает зарождение, рост и схлопывание паровых полостей - пузырьков, в реакторе во многих местах. Схлопывание пузырьков приводит к химическим и физическим эффектам, и оба они способствуют разложению загрязняющих веществ. Принцип очистки воды за счет кавитации основан на том, что внутри схлопывающихся кавитационных пузырьков возникают высокие температуры (1000 °С, по некоторым оценкам - выше) и давления до 10 * 103Па. В таких условиях кавитация сопровождается разложением воды и образованием перекиси водорода H2O2, радикалов ОН* и Н*. При этом в стоках улучшаются цветность, мутность воды, рН смещается в щелочную сторону, уменьшается окислительно-восстановительный потенциал, удельная электропроводность, снижается концентрация растворенного кислорода, происходит обеззараживание, в том числе уничтожаются споры грибков и бактерий. Окислительно-восстановительные радикалы, которые образуются в процессе кавитации, могут использоваться для разложения органических загрязнителей в водной среде. При этом горячая межфазная зона кавитационных пузырьков может играть основную роль в химических реакциях окисления загрязняющих веществ, особенно органических.
Таким образом, исследование изменения температуры в процессе кавитации в контексте изменения pH, окислительно-восстановительного потенциала и кислородосодержания может дать более глубокое понимание кавитационных изменений. Такое фундаментальное понимание может иметь решающее значение для разработки практических применений кавитации, которые еще не полностью изучены.
✅ Заключение
В работе было проведено экспериментальное исследование влияния кавитационного воздействия на физико-химические свойства воды. Было показано, что при схлопывании кавитационного пузырька происходит локальное повышение температуры и давления, что значительно изменяет свойства воды. Также отмечается, что вода как метастабильная система представляет собой сложный объект исследования. Однако, в данной работе удалось экспериментально описать характер изменения некоторых свойств воды после кавитационного воздействия.
В работе было проведено экспериментальное исследование реакции воды на гидродинамическое кавитационное воздействие при определенных значениях оборотов ротора в кавитационном миксере и времени воздействия. Результаты показали, что при кавитационном воздействии на воду происходят изменения ее физико-химических свойств, таких как электропроводность, водородный показатель (pH), окислительно-восстановительный потенциал, кислородосодержание и др.
В результате эксперимента было обнаружено увеличение температуры, pH, а также уменьшение окислительно-восстановительного потенциала.
Максимальное значение pH достигается при кавитационном воздействии в течение 180 секунд. Также было обнаружено, что минимальное значение ОВП достигается при кавитационной обработке в течение 300 секунд, но остается в области положительных значений. При этом температура повышается с комнатной до ~40 °C. При кавитационной обработке при фоновом повышении температуры pH увеличивается за счет окислительно¬восстановительных реакций - изменения соотношения ОН* и Н* радикалов.
При кавитации в воде происходят сложные окислительно-восстановительные изменения, однако они отличаются от тех же процессов при нагревании. Перераспределение радикальных групп в воде при кавитационном воздействии - сонолиз молекул воды, обеспечивает интенсификацию окислительных процессов при обработке гетерогенных систем.
Исследования показывают, что использование кавитации при очистке сточных вод, добыче нефти и в других технологических сферах может быть перспективно.
В работе было проведено экспериментальное исследование реакции воды на гидродинамическое кавитационное воздействие при определенных значениях оборотов ротора в кавитационном миксере и времени воздействия. Результаты показали, что при кавитационном воздействии на воду происходят изменения ее физико-химических свойств, таких как электропроводность, водородный показатель (pH), окислительно-восстановительный потенциал, кислородосодержание и др.
В результате эксперимента было обнаружено увеличение температуры, pH, а также уменьшение окислительно-восстановительного потенциала.
Максимальное значение pH достигается при кавитационном воздействии в течение 180 секунд. Также было обнаружено, что минимальное значение ОВП достигается при кавитационной обработке в течение 300 секунд, но остается в области положительных значений. При этом температура повышается с комнатной до ~40 °C. При кавитационной обработке при фоновом повышении температуры pH увеличивается за счет окислительно¬восстановительных реакций - изменения соотношения ОН* и Н* радикалов.
При кавитации в воде происходят сложные окислительно-восстановительные изменения, однако они отличаются от тех же процессов при нагревании. Перераспределение радикальных групп в воде при кавитационном воздействии - сонолиз молекул воды, обеспечивает интенсификацию окислительных процессов при обработке гетерогенных систем.
Исследования показывают, что использование кавитации при очистке сточных вод, добыче нефти и в других технологических сферах может быть перспективно.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.