Разработка энергосберегающих установок короткоцикловой адсорбции по обогащению воздуха кислородом

• Автор: Акулинин, Евгений Игоревич
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 165 с.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Современное состояние процессов и аппаратов короткоцикловой адсорбции.

1.1 Процессы и аппараты обогащения воздуха кислородом на основе технологии короткоцикловой адсорбции

1.2 Основные подходы к разработке процессов и аппаратов короткоцикловой адсорбции.

1.3. Современное состояние математического моделирования и оптимизации процессов короткоцикловой адсорбции.

1.3.1. Обзор математических моделей процессов короткоцикловой адсорбции.

1.3.2. Основы оптимизации процессов короткоцикловой адсорбции.

1.4. Постановка задач диссертационной работы

Глава 2. Экспериментальное исследование нестационарного процесса обогащения воздуха кислородом в энергосберегающей установке
короткоцикловой адсорбции.
2. Экспериментальная установка для исследования нестационарного процесса обогащения воздуха кислородом
2.1.1 Описание экспериментальной установки и методики
исследования динамики адсорбции.
2.1.2 Описание конструкции адсорбера экспериментальной
установки.
2.1.3 Адсорбционные и структурно механические свойства цеолитовых адсорбентов
2.1.4 Исследование аэродинамических характеристик цеолитовых адсорбентов.
2.2 Экспериментальное исследование нестационарного процесса обогащения воздуха кислородом в энергосберегающей установке короткоцикловой адсорбции и анализ данных, полученных в ходе
изучения динамики адсорбции.
Выводы к главе 2
Глава 3. Математическое моделирование процесса короткоцикловой адсорбции в энергосберегающей установке.
3.1 Вывод уравнений математической модели нестационарного процесса короткоцикловой адсорбции при обогащении воздуха кислородом.
3.2 Разработка алгоритма решения уравнений математической модели нестационарного процесса короткоцикловой адсорбции
3.3 Расчет процесса обогащения воздуха кислородом в установке
короткоцикловой адсорбции
Выводы к главе 3.
ГЛАВА 4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ УСТАНОВОК КОРОТКОЦИКЛОВОЙ АДСОРБЦИИ
4.1 Постановка задачи и алгоритм оптимального проектирования энергосберегающих адсорбционных установок
4.2 Пример оптимального проектирования энергосберегающей установки короткоцикловой адсорбции медицинского концентратора кислорода.
4.3 Конструктивная разработка портативного медицинского концентратора кислорода
4.4 Практические рекомендации по проектированию промышленных образцов бортовых кислороддобывающих установок и медицинских
концентраторов кислорода
Выводы к главе 4.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Обработка изотерм адсорбции производилась посредством линеаризации в специальных координатах теории объемного заполнения микропор. Научная новизна работы. Разработана математическая модель нестационарных тепло и массообменных процессов короткоцикловой адсорбции, позволяющая рассчитать профили концентрации кислорода и азота в газовой и твердой фазах, температуры адсорбента и газовой фазы по высоте адсорбента в зависимости от времени и изучить влияние конструктивных параметров высоты слоя адсорбента и диаметра адсорбера и режимных переменных длительности цикла, коэффициента обратной промывки установки короткоцикловой адсорбции на се производительность и концентрацию производимого кислорода. Проведены экспериментальные исследования адсорбционных, механических и аэродинамических свойств блочных цеолитовых адсорбентов типа X. Сформулирована и решена задача оптимального по критерию приведенных затрат проектирования установки короткоцикловой адсорбции для медицинского концентратора кислорода. Практическая значимость результатов работы. Разработана методика технологического расчета установки короткоцикловой адсорбции при обогащении воздуха кислородом. На базе разработанной энергосберегающей установки короткоцикловой адсорбции могут быть созданы экономичные бортовые кислороддобывающие установки и медицинские концентраторы кислорода. Применен блочный цсолитовый адсорбент, полученный способом свободнотекущих пен и обеспечивающий отсутствие механического истирания в циклических процессах адсорбции десорбции. Разработаны алгоритм и программа компьютерного моделирования и оптимизации процесса обогащения воздуха кислородом по технологии коротко цикловой адсорбции Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ , зарег. Разработана оригинальная конструкция адсорбера для бортовых кислороддобывающих установок и медицинского концентратора кислорода Патент РФ 8 от , положительное решение о выдаче патента на изобретение от по заявке . ЬЬБХ с ,0, м в адсорберах, для которых выполняется условие 4НОаи6 при реализации напорной схемы с вакуумной десорбцией кР лее3. ОАО Корпорация Росхимзащита при проектировании бортовых кислороддобывающих установок и в ООО НЛП Спектрконверсия при разработке гибридной кислороддобывающей установки для медицинских систем лечения ожоговых больных. Разработанная методика технологического расчета установки короткоцикловой адсорбции внедрена в учебный процесс Тамбовского государственного технического университета и используется в лабораторном практикуме Методологические основы проектирования и создания новых машин, агрегатов и процессов в рамках учебной дисциплины Оптимизация машин, агрегатов и производственных систем при подготовке магистров по программе Машины и агрегаты пищевой промышленности. Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийской научной конференции Новое поколение систем жизнеобеспечения и защиты человека в чрезвычайных ситуациях техногенного и природного характера к 5 летию со дня рождения академика И. Д. Зелинского, изобретателя угольного противогаза, Тамбов, г. XX Международной научной конференции Математические методы в технике и технологиях. РостовнаДону Донской гос. XXXIV Гагаринские чтения, Москва, МАТИ Рос. К.Э. Циолковского, г. III Международной научной конференции Сорбенты как фактор качества жизни и здоровья, Белгород, БелГУ, г. XXII Международной конференции молодых ученых по химии и химической технологии МКХТ, Москва, РХТУ им. Д.И. Менделеева, г. Всероссийском научном конгрессе Фундаментальная наука ресурс сохранения здорозья здоровых людей, Тамбов, ТГУ им. Г.Р. Державина, г. Псков Псковский гос. XXIII Международной научной конференции Математические методы в технике и технологиях. Саратов Саратовский гос. Публикации. По теме диссертации опубликовано печатных работ, в том числе три статьи в ведущих рецензируемых научных журналах из перечня ВАК, а также получены положительные решения по заявкам на изобретение и полезную модель, свидетельство о регистрации программы для ЭВМ.