1.2 Вплив складу і властивостей забруднень на режими їх видаленні
Процес видалення забруднень зв'язаний з витратою енергії на два процеси: змивання забруднень (молекулярне) і відділенні забруднень (пошарове). Основним показником, що робить вирішальний вплив на видалення забруднень, є динамічний тиск води, при якому шар забруднень починає змиватися. Після дії теплого або холодного струменя води розмиті відкладення у вигляді суспензій, смол, іржа і тому подібне, як правило, легко віддаляються. У деяких особливо складних випадках потрібна попередня обробка миючими засобами або парою, яка полегшує видалення забруднень.
Неоднорідність складу і властивостей забруднень обумовлює необхідність застосування для їх видалення різних режимів. Якщо забруднення I групи легко віддаляються при невеликому тиску (до 5-8 кгс/см2), то для основної маси забруднень ІІ групи величина тиску зростає до 15-20 кгс/см2. Видалення забруднень III групи вимагає тиску від 30 до 200 кгс/см2.
2 Гідродинамічний спосіб миття і очищення
2.1 Основні відомості про гідродинамічне очищення
Останніми роками в зарубіжній практиці широкого поширення набув метод струменевого очищення під високим тиском (гідродинамічне очищення). Природа видалення забруднень за допомогою струменя, що полягає в механічному руйнуванні шару забруднень, його адгезійних зв'язків з поверхнею, що очищається, за рахунок нормальної і дотичної напруги, що виникає при ударі рухомої рідини (вода, миючий розчин) об перешкоду (рисунок 3). Забруднення віддаляються в тому випадку, якщо сила удару струї об поверхню (ударний імпульс) перевищує хоч би одну з міцнісних адгезійно-когезійних характеристик забруднень, таких, як міцність на стиснення, вигин, зрушення, сила адгезії і ін.
Досягнувши поверхні, що очищається, вода проникає в прикордонний шар між поверхнею і забрудненням, виниклі в даних умовах сили відокремлюють забруднення, збільшуючи продуктивність струменя. Залежно від співвідношення межі міцності забруднення і межі його адгезії з поверхнею, що очищається, превалює або спосіб очищення «свердленням» (Рн>Рв), або спосіб очищення «відривом» (Рв>Рн), де Рн – сила взаємодії частинок забруднень з поверхнею, що очищається, Рв – сила взаємодії між частинками забруднень.
Для миття і очищення твердих поверхонь процес видалення забруднень можна умовно розділити на три основних складових, кожна з яких реалізується своїм процесом:
– механічна дія водяного струменя
– термічна дія
– хімічна дія
Особливістю струменевого очищення є використання насадок, що перетворюють потенційну енергію натиску рідини в кінетичну енергію струменя. Формування струменя рідини забезпечується насадками різного профілю і розміру. Насадки з круглим отвором на виході дають різкий суцільний зосереджений струмінь, проникаючий через шар забруднень для відділення їх знизу від поверхні, що очищається, яка дозволяє очищати труднодоступні місця. Насадки з щілинним виходом забезпечують плоский віяловий струмінь з кутом від 15 до 120 град. При малих кутах струмінь виходить плоский і різкий з великою силою удару. У міру збільшення кута струмінь розширюється, але сила удару знижується. При великих кутах струмінь – плоский широкозахватний. В порівнянні із звичайними насадки високого тиску мають більш чітко обкреслений концентрований струмінь, в результаті – тісно зв'язані крапельки води збільшують силу удару струменя на 40%
Пропорційно зміні щільності струменя, що виходить з насадки, змінюється і площа її перетину, тобто, задавшись відстанню від насадки, знаючи тиск перед насадкою, її коефіцієнт витрати і геометричні розміри, можна оцінити силу удару струменя при зустрічі з поверхнею.
У момент зустрічі струменя рідини з поверхнею утворюється невелика зона, в якій виникають нормальні до поверхні сили. Потім рідину змінює напрям руху, розтікається по поверхні, утворюючи зону бурхливого потоку, переважаючими силами руйнування в якій є дотичні. Фактично зоною дотичної напруги і обмежена інтенсифікація очищення гідравлічними струменями. Далі рідина довільними потоками стікає з поверхні очищення. Отже, необхідно прагнути до того, щоб насадка забезпечувала таку дію, при якій як можна велика частина поверхні, що очищається, потрапила в зону дотичної напруги.