авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |

Разработка ресурсо- и энергосберегающих технологий и аппаратурное оформление процессов, сопровождающихся выделением газовой фазы

-- [ Страница 3 ] --

а объемы образовавшихся газов из следующих соотношений:

объем азота

V=3,751- 0,03751(W+А), (61)

объем углекислого газа

=0,9517-0,009517(W+ А), (62)

объем водяных паров без учета значения коэффициента избытка воздуха

V=0,7534 +0,00486W-0,007533А, (63)

и с его учетом

V= V+0,0161(-1)V. (64)

Объем дымовых газов определяется как сумма объемов вышеперечисленных компонентов с учетом коэффициента избытка воздуха :

для влажных газов

V= V+V+V+(-1)V; (65)

для сухих газов

V=V+V+(-1)V. (66)

Расход топлива определяется как отношение мощности энергетического агрегата к полезно используемой теплоте:

. (67)

В случае необходимости динамических характеристик процесса полученные интегральные показатели должны быть дополнены опытными данными и увязаны с режимными параметрами процесса. Так как процесс сжигания древесного топлива включает в себя этапы, сопровождаемые превращениями различной природы, каждый из которых описывается индивидуальными методиками, для повышения эффективности как самого процесса сжигания, так и – процесса очистки образующихся дымовых газов, методика расчета установки переработки древесных отходов включает математическую модель процесса сжигания древесного топлива и математическую модель процесса предварительной сушки древесного топлива. Учитывая ограниченный объем автореферата, указанные модели приведены в диссертации.

В каждой из представленных моделей количество поступающей на очистку газовой смеси и содержание в ней компонентов, подлежащих улавливанию, выводятся на печать и являются исходными данными для расчета параметров системы очистки. Выбор способа очистки определяется технологическими соображениями. Для исследуемых процессов наиболее приемлемыми являются абсорбция, адсорбция или их комбинация. Для санитарной очистки отходящих газов наиболее рациональным является использование насадочных абсорберов, расчет параметров которых включает в себя уравнение материального баланса, из которого определяется масса загрязнителя, переходящего из газовой смеси в поглотитель

. (68)

Плотность орошения вычисляется из соотношения

. (69)

Коэффициент массоотдачи по газовой фазе в абсорберах с регулярной насадкой находят из соотношения

(70)

Коэффициент массоотдачи в жидкой фазе может быть определен по выражению:

. (71)

Необходимая высота насадки рассчитывается по соотношению:

. (72)

Гидравлическое сопротивление орошаемой насадки рассчитывается по уравнению:

. (73)

Для эффективной работы системы адсорбционной очистки необходимы сведения о пространственно-временном распределении загрязнителя в потоке газа и в слое поглотителя. Для математического описания экспериментально полученного распределения загрязнителя в слое адсорбента и в потоке газа использована одномерная математическая модель адсорбции с учетом массопроводности внутри частицы, включающая уравнение материального баланса в неподвижном слое адсорбента по газовой фазе:

. (74)

уравнение кинетики сорбции:

(75)

и уравнение изотермы адсорбции, которое для линейной области, а рабочая концентрация компонента-загрязнителя при отделке соответствует именно этой области изотермы адсорбции, приблизительно отвечает закону Генри:

(76)

Граничные условия для представленной системы уравнений запишутся в следующем виде:

(77)
(78)

Уравнение массопроводности в неподвижной среде, определяющее распределение концентрации в любой точке частицы, имеет вид:

(79)

где коэффициент массопроводности находится по формуле:

(80)
Начальные условия: (81)
(82)
Условие симметрии: (83)

Разработанная на основе приведенных соотношений обобщенная математическая модель гипотетического технологического процесса, реализованная при разработке методик расчета реальных производственных процессов, показала перспективность использованного комплексного метода исследования. Полученные кинетические зависимости позволяют выбрать рациональные режимные параметры проведения отдельных стадий процессов, обеспечить их эффективную реализацию и определить конструктивные характеристики оборудования.

В третьей главе представлено описание экспериментальных установок и методик проведения исследований на них. В соответствие с назначением выделены следующие группы установок:

– установки для исследования и физического моделирования отдельных стадий технологических процессов, сопровождающихся выбросами;

– установки для определения недостающих характеристик и свойств материалов, участвующих в исследуемых технологических процессах;

– установки для подготовки образцов к физико-химическому анализу и анализа образцов экспресс методом.

Разработанные экспериментальные установки обладают новизной, многие из технических решений, положенных в основу конструкций лабораторных установок – защищены авторскими свидетельствами и патентами на изобретения. Некоторые из установок нашли применение не только в учебных лабораториях Казанского государственного технологического университета, но и в лабораториях отраслевых научно-исследовательских институтов и промышленных предприятий. Принципиальные схемы ряда установок послужили основой для разработки аппаратурного оформления реальных технологических процессов.

В четвертой главе приведены результаты экспериментальной проверки основных кинетических закономерностей, осуществлена проверка разработанных математических моделей на адекватность реальным процессам, проведено математическое моделирование с целью определения рациональных технологических режимов и конструктивных характеристик оборудования. Расхождение результатов экспериментальных исследований и расчетных значений, полученных по разработанным моделям в идентичных условиях, составляет 16–18% и лишь при моделировании процесса адсорбции достигает 24%.

Математическим моделированием процесса улавливания паров акролеина при безреактивном расщеплении жиров установлено, что, задаваясь скоростью разгрузки смеси, можно подобрать типовой конденсатор и наоборот. Так при скорости разгрузки 0,4 м3/с требуется площадь конденсации 9,4м2 (рис. 2а). Если необходимо получить конденсат отдельных фракций, можно подобрать ряд конденсаторов (рис. 2 б).

В соответствии с рационально выбранными температурными режимами в конденсаторах и рассчитанной производительностью системы удаления паров для получения конденсата акролеина и воды можно подобрать два конденсатора с различной площадью поверхности конденсации. Эти мероприятия позволят исключить дорогостоящую операцию разделения смеси акролеин-вода и использовать акролеин для реакций органического синтеза.

Математическое моделирование позволило выявить влияние теплофизических свойств улавливаемой жидкости на величину площади поверхности конденсации.

В процессе разложения соапстока серной кислотой организован прямоточный процесс конденсации, поэтому движущая сила процесса изменяется по длине конденсатора и наибольшее значение имеет на начальном участке.

Причем с увеличением температуры в реакторе средняя движущая сила процесса возрастает (рис.3). Поэтому процесс варки желательно вести при максимальной температуре.

Увеличение средней движущей силы процесса конденсации с увеличением температуры в реакторе ведет к росту производительности конденсатора (рис. 4).

Результаты промышленных испытаний показали возможность интенсификации процесса разложения соапсточного мыла за счет изменения температуры варки соапсточного мыла. На рис. 5 представлена экспериментальная зависимость продолжительности разложения соапсточного мыла от температуры процесса разложения. Обработкой экспериментальных данных получено соотношение

, (84)

позволяющее рассчитать время разложения соапсточного мыла в зависимости от температуры в реакторе.

В процессе химического полирования металлических деталей четко прослеживаются два периода (рис. 6).

В первом периоде концентрации газов и паров в камере растут, поскольку идет процесс химической обработки.

Во втором периоде процесс химической обработки прекращается, при этом уменьшаются интенсивность испарения компонентов реакционной смеси и интенсивность газовыделения. Концентрации компонентов парогазовой смеси в камере химической обработки начинают убывать за счет работы системы улавливания вредных выбросов. Отличие установившихся значений концентраций в конце первого периода для различных компонентов обусловлено их различной температурой кипения и молярной массой.

Необходимо отметить также характер влияния производительности системы улавливания на кинетику процесса (рис.7). Когда производительность системы улавливания достаточно велика, кривые концентраций в первом периоде асимптотически приближаются к установившимся значениям.

Во втором периоде уменьшение производительности системы улавливания приводит к увеличению длительности процесса поглощения выбросов, остающихся после прекращения химической обработки изделий. При малой производительности системы улавливания давление и температура в камере быстро возрастают, увеличивая скорость химической реакции, что в свою очередь приводит к увеличению количества выделившегося тепла и, соответственно, ведет к увеличению давления и температуры в камере химической обработки. Таким образом, процесс приобретает автокаталитический характер.

Для получения данных о степени интенсификации процесса абсорбции при увеличении концентрации улавливаемых компонентов была построена экспериментальная зависимость производительности системы улавливания по окислам азота от их концентрации в камере. Поскольку непосредственно измерить производительность системы улавливания по данному компоненту сложно, был использован косвенный метод определения производительности

, (85) Полученная зависимость (рис. 8)-100, (85)

Полученная зависимость (рис. 8) показывает увеличение эффективности процесса абсорбции при повышении концентрации улавливаемых компонентов.

В случае адсорбции паров летучих растворителей из анализа изотермы адсорбции толуола при различных температурах (рис. 9), выявлена зависимость поглотительной способности адсорбента от концентрации загрязнителя в очищаемом воздухе. Кроме того, установлено, что диапазон рабочих концентраций паров растворителей в вентиляционном воздухе при отделке изделий соответствует линейному участку изотермы адсорбции.

Анализ кривых пространственно-временного распределения загрязнителя в потоке газа и в слое адсорбента (рис. 10) позволил сделать вывод о частичном использовании поглотительной способности адсорбента к моменту времени, соответствующему явлению «проскока»7, то есть к моменту времени перевода работы адсорбера в режим десорбции. Поделив слой адсорбента на зоны (рис. 11), был определен коэффициент неиспользованной поглотительной способности адсорбента Ку каждой из зон (табл.1). Обеспечить более полное насыщение всей массы адсорбента можно путем удаления адсорбента из зоны 1, последовательного перемещения поглотителя каждой из зон в среду с более высокой концентрацией и помещения на освободившееся место регенерированного адсорбента. Используя данный подход можно увеличить эффективность использования поглотителя более чем на 50%.

Таблица 1

Величины неиспользованной поглотительной способности адсорбента Ку

№ зоны Высота слоя адсорбента, м Поглотительная способность адсорбента, кг/кг Относительная поглотительная способность адсорбента, Коэффициент неиспользованной поглотительной способности адсорбента,
1 0,25 0,2070 0,95 5
2 0,50 0,1440 0,66 34
3 0,75 0,0545 0,25 75
4 1,00 0,0085 0,04 96


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.