Математическое моделирование тепловых процессов в роторных озонаторных устройствах

• Автор: Якемсев, Дмитрий Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Саранск
• Количество страниц: 282 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.

1 Обзор литературы

1.1 Барьерный разряд. Образование озона в барьерном разряде.

1.2 Свойства озона

1.2.1 Физические свойства озона.

1.2.2 Химические свойства озона.

ц 1.2.3 Биологические свойства озона

1.3 Основные характеристики промышленных озонаторов.

1.4 Тепловые характеристики озонаторов

1.5 Актуальность применения современных программных средств и информационных технологий при проектировании РОУ с учетом тепловых процессов.
1.6 Основные характеристики ПК ТРиАНА 2.0.
1.7 Постановка задачи.
2 Компоненты математического обеспечения автоматизированного анализа тепловых характеристик РОУ
2.1 Тепловое проектирование роторных озонаторных устройств с позиции системного анализа
2.2 Анализ тепловых характеристик РОУ с помощью интегрированных компьютерных технологий.
2.3 Электротепловая аналогия РОУ
2.4 Г раничные условия
2.4.1 Граничные условия 1го рода.
2.4.2 Граничные условия 2го рода.
2.4.3 Граничные условия 3го рода.
2.4.4 Граничные условия 4го рода.
2.5 Алгоритмы анализа математической модели тепловых процессов для стационарного режима работы роторных озонаторных устройств
2.5.1 Итерационные методы решения систем уравнений
2.5.2 Прямые методы решения систем уравнений
2.6 Выводы
3 Разработка экспериментальной установки для исследования тепловых характеристик роторного озонатора
3.1 Основные характеристики РОУ.
3.1.1 Вольтамперные характеристики озонаторов.
3.1.2 Моделирование составляющих емкости электродного блока роторного озонаторного устройства
3.1.3 Моделирование активной мощности озонатора.
3.2 Конструкция РОУ. Принцип работы.
3.3 Изучение характеристик РОУ
3.4 Особенности измерения активной мощности разряда в роторных озонаторах.
3.4.1 Метод вольтамперных характеристик.
3.4.2 Метод вольткулоновых характеристик.
3.4.3 Сопоставление результатов измерения активной мощности
разными методами по литературным данным.
3.5 Выводы
4 Математическое моделирование тепловых процессов в роторном озонаторном устройстве.
4.1 Постановка задачи на моделирование
4.2 Описание конструкции с точки зрения тепловых и аэродинамических процессов.
4.3 Топологическая форма представления моделей тепловых
процессов РОУ.
4.4 Иерархическое моделирование тепловых процессов в РОУ
4.5 Разработка модели тепловых процессов в РОУ
4 4.6 Исследование моделей тепловых процессов в РОУ
4.7 Выводы
Заключение
Список использованных источников


Генератор озона подключен к собственному блоку питания, который управляет процессом синтеза озона в соответствии с требуемыми объемом и концентрацией. Каждый высоковольтный электрод генератора снабжен отдельным предохранителем, который позволяет автоматически отсечь неисправный электрод и обеспечить бесперебойную работу всего генератора озона. Аварии, человеческий фактор, внезапный отказ отдельных узлов и отклонения в качестве подаваемого газа не приводят к полному отказу установки. Синтез озона продолжается и после отсечки части электродов генератора, что позволяет продолжать эксплуатацию установки до планового технического обслуживания [6]. Германская фирма «РгоМшеШ Ос^еПесИшк» [7] предлагает озонаторные установки «Вопогоп» (таблица 6, рисунок 5 приложения 1), которые включают в себя следующие основные элементы, расположенные в одном корпусе: генератор озона, узел подготовки воздуха, система водяного охлаждения, блок электропитания, контроля и управления. Для получения целостной системы установка «BonoZon» дополнительно комплектуется станцией смешения озоновоздушной смеси с водой, узлом деструкции избыточного озона. Отличительной особенностью установок «Вопо2оп» является то, что устройства генерации и транспорта озона работают под разрежением. Это исключает возможность утечки озона и обеспечивает безопасность эксплуатации. Установки «Вопо2оп» не требуют использования компрессора. Энергозатраты на синтез озона - ,7 кВт/кг озона. За рубежом выпускаются также следующие промышленные конструкции озонаторов: трубчатые озонаторы: «Вельсбах», «Сименс-Гальске и Ван дер Мейде»; пластинчатые - «Отто», «Сосьенте д’Эпараксион Эд’Антреприз» и др. В таблице 7 приложения 1 приведены основные характеристики других производителей озонаторных установок. Следует отметить высокие энергозатраты на производство 1 кг озона (- кВт). При этом многие из установок работают на кислороде, что увеличивает капитальные и эксплуатационные затраты. Все озонаторные устройства принято разделять на три группы. Установки считаются мелкими, если они производят доли килограмма озона в час; средними - если их мощность составляет единицы килограммов озона в час, и крупными - мощность которых десятки и более килограммов озона в час. Такая классификация необходима, потому что в каждом случае будет принципиально различный подход к конструированию установок. Мелкие озонаторные установки рассчитаны в основном на обработку помещений, оборудования, в медицинских, санитарных целях, в быту и т. Разрядная камера в данном случае представлена, как правило, плоскими электродами. Мощность тепловыделения мала и особых проблем с отводом тепла здесь не существует. Значительно сложнее обстоит дело с решением вопроса о производстве озона в установках средней и высокой производительности. Здесь до сих пор чувствуется большая путаница, вызванная некритическим отношением к целому ряда иностранных и отечественных работ, содержащих противоречивые данные. Средние и крупные озонаторные установки применяются для обработки воды, сточных вод, в промышленности. В процессе синтеза они выделяют большое количество тепловой энергии, которую необходимо своевременно отводить с разрядного промежутка. Для этих целей используется водяное охлаждение с расходом воды от 0 и более м3 в час, что делает озонаторную установку еще более дорогой в эксплуатации. Практически все средние и крупные озонаторные установки, выпускаемые как отечественной, так и зарубежной промышленностью, работают на кислороде. Рассмотрим структурную схему станции синтеза озона (рисунок 1. Рисунок 1. Структурная схема станции синтеза озона 1 - Глушитель шума с фильтром. Компрессор. Теплообменник-рекуператор. Охладитель. Влагоотделитель. Машина холодильная для осушки воздуха. Блок осушки воздуха. Озонатор. Блок питания озонатора электроэнергией. Пост контроля загазованности помещения озоном. Система диспергации. Контактный аппарат. Аппарат разложения остаточного озона. Пост контроля выброса озона в атмосферу. Указанные блоки настолько взаимосвязаны между собой, что конструкция каждого узла зависит от всех остальных.