Математическое моделирование аэродинамических систем при создании средств очистки атмосферного воздуха

• Автор: Евсина, Елена Михайловна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Астрахань
• Количество страниц: 145 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.
Глава I. ОБЗОР РАЗЛИЧНЫХ ВАРИАНТОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ АЭРОДИНАМИКИ ВОЗДУШНЫХ ПОТОКОВ

1.1. Известные математические модели систем очистки воздуха

1.1.1. Модель 1. Математическая модель сорбции углекислого газа и паров воды в системе очистки газовой среды

и герметических объектов

1.1.2. Модель 2. Математическое моделирование

и управление процессом регенерации воздуха

1.1.3. Модель 3. Моделирование многоступенчатых теплообменников.

1.2. Математическое моделирование систем подачи воздуха

в закрытых и открытых пространствах.

1.2.1. Система подачи воздуха в закрытом пространстве

1.2.2. Система подачи воздуха в открытом пространстве.
Заключение к главе I
Глава II. РАЗРАБОТАННЫЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
В СИСТЕМАХ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА
Введение.
2.1. Модель 4. Обобщенный вариант использования математического аппарата диффузии, сорбции
и химической кинетики для описания хемосорбционных процессов
Заключение к главе II.
Глава 1. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛО И МАССООБМЕНА ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ПРОИЗВОДСТВЕННЫМ СИСТЕМАМ ТЕПЛООБМЕНА И ОЧИСТКИ ВОЗДУХА.
3.1. Математические модели процессов аэродинамических систем
при очистке воздуха от различных токсикантов
3.1.1. Математическое моделирование аэродинамических систем регулируемых воздушных потоков .
3.1.2. Физическая картина процессов, происходящих
над источником токсикантов, и модель расчета параметров
очистки воздуха
Заключение к главе
Глава IV. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ
СОЗДАННЫХ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ МОДЕЛИРОВАНИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ПОТОКОВ
4.1. Известные схемы регулирования аэродинамических потоков
4.1.1. Классификация оборудования для очистки
атмосферного воздуха от различных токсикантов
4.2. Проектирование сконструированных и примененных в работе воздухоочистительных систем с использованием известных баз данных
4.2.1. Модель адсорбера с верхним неподвижным слоем сорбента.
4.2.2. Модель адсорбера со взвешенным кипящим слоем сорбента.
4.2.3. Воздухоочистительные системы над промышленными ваннами .
4.3. Схемы сконструированных и примененных
в работе воздухоочистительных систем.
4.3.1. Схема адсорбера с верхним неподвижным слоем сорбента
4.3.2. Схема воздухоочистительной системы
над промышленными ваннами
4.3.3. Получение и сорбционные характеристики сорбента СКП
4.3.3.1. Получение и физикомеханические
характеристики сорбента СКП.
4.3.3.2. Истираемость и измельчаемость сорбента ККП.
4.3.3.3. Определение условной механической прочности.
4.3.3.4. Метод определения процентного содержания воды.
4.3.3.5. Суммарная пористость
4.4. Изучение адсорбции ряда токсикантов сорбентом СКГ.
4.4.1. Статическая адсорбция на сорбенте СКП
4.4.2. Изучение диффузии различных газов и паров
в сорбенте СКП
4.5. Результаты очистки атмосферного воздуха от токсикантов
сорбентом СКП
Заключение к главе IV.
ВЫВОДЫ.
ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ
Актуальность


При выполнении работы применялся программный продукт ТЕРЬООУ, который обеспечил надежность и корректность аэродинамических расчетов систем вентиляции. Создана математическая модель аэродинамики воздушных потоков в системах очистки воздуха. Создана математическая модель очистки атмосферного воздуха от токсикантов с использованием кипящего слоя сорбента. Создан новый сорбент, свойства которого определены из вариантов математического моделирования аэродинамических систем, позволяющих оптимизировать воздушные потоки, при которых утечка токсикантов была бы практически исключена. Разработанные математические модели могут быть использованы повсеместно при создании систем очистки атмосферного воздуха. Отдельные положения, изложенные в диссертации, и некоторые результаты нашли применение в программах учебных дисциплин Физика жидкости и газа, Экология, Охрана воздушного бассейна, Общая химия раздел Адсорбция для студентов инженерностроительных специальностей, ряда разделов физической и коллоидной химии, нефтехимии и в спецкурсах экологохимического профиля для студентов химического факультета Астраханского государственного университета. На основе керамзита и диоксида марганца, создан сорбент СКП, который является эффективным средством очистки атмосферного воздуха от ряда промышленных токсикантов. Результаты исследований получены апробированными методами математического моделирования с использованием современных программ и компьютерной техники. Достоверность полученных результатов подтверждена сравнением результатов расчетов и эксперимента. Результаты исследований докладывались на XI Международной конференции Экологобиологические проблемы Каспийского моря Астрахань, Международном конгрессе молодых ученых, студентов и аспирантов Перспектива Нальчик, II Международной научной конференции Фундаментальные и прикладные проблемы современной химии Астрахань, на ежегодных научных конференциях Астраханского инженерностроительного института Астрахань, и Астраханского государственного университета Астрахань, . По материалам выполненных исследований опубликовано научных работ, в том числе 5 статей в журналах, рекомендованных ВАК. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературы, содержащего 7 названий работ отечественных и зарубежных авторов. К диссертации прилагаются технические условия, описание патента, акты о внедрении результатов работы в практику. Диссертация содержит 1 страниц основного текста, рисунка, таблиц. Общий объем работы 5 страниц. Глава I. Модель 1. В последнее время математическому моделированию управления воздушными потоками в открытом и замкнутом пространствах систем очистки воздуха уделяется большое внимание 1, с. Рассмотрим различные варианты математического моделирования систем очистки воздуха. Для решения задачи синтеза алгоритмов управления авторы В. Н. Чернуха, А. Ф. Моргунов предлагают математическую модель сорбции углекислого газа в поглоти тельных патронах. Модель представлена в форме, пригодной к практическому использованию. Что касается самих алгоритмов управления 7, с. Математическое описание процессов адсорбции СОг и паров воды в поглотительных патронах системах очистки атмосферы СОА дается в виде системы уравнений. Уравнение массоперсноса для одного сорбируемого компонента для единицы объема пористой среды известно 8, с. От коэффициент термодиффузии Т температура единицы объема среды поглотителя порозность слоя отношение объема межзернового пространства к общему объему слоя. Процесс адсорбции в объекте протекает в условиях экзотермичности. Для ее учета введем уравнение теплопередачи для газа в единице объема среды поглотителя 8, с. СГг СгиУТг Уд 4ЛгУТ ЕсП д. С3 1 4д 1 VI д. С5 теплоемкость материала зерна теплопроводность материала зерна д удельная теплота адсорбции сорбируемой примеси Т температура единицы объема поглотителя. Тх Тв,
где а коэффициент теплоотдачи Тв температура единицы объема воздуха. Система уравнений 1. Представленная система 1. ССЬ в блоке очистки атмосферы СОА Воздух. Для этого систему уравнений 1. С в потоке газаносителя, поступающего из гермокабины, не превышает 2 по объему мм рт. С, Т.