Исследование процессов тепло - и массообмена при очистке газовых смесей в адсорбционных установках

• Автор: Мозговой, Сергей Вениаминович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 133 с. : ил

Оглавление
Введение
Глава 1. Процессы тепло - и массообмена при адсорбционной очистке газов. Состояние вопроса
1.1. Принцип работы блока предварительной осушки (БПО) системы очистки воздуха
1.2. Обзор результатов исследований адсорбционных процессов
1.2.1. Адсорбционное равновесие газов на твердых адсорбентах
1.2.2. Динамика процессов тепло - и массообмена при пропускании газовой смеси через слой адсорбента
1.3. Постановка задачи исследования
Глава 2. Экспериментальное исследование тепло- и массообменных
процессов на поглотителе С-6В
2.1. Определение изотерм адсорбции
2.2. Исследование процессов тепло - и массобмена в динамических
». .* . V - *
условиях работы адсорбционного слоя ,...ц.>..:
2.2.1. Создание модельной адсорбционной установки
2.2.2. Измерительные системы
2.2.3. Экспериментальные данные и их обсуждение
Глава 3. Математическое моделирование тепло- и массообменных
процессов в адсорберах БПО системы очистки воздуха
3 .1. Система уравнений, моделирующая процесс
3.2. Определение существенных физических факторов
и граничных условий
3.3. Метод решения системы уравнений и алгоритм численного расчета
3.4. Сравнение результатов численного решения с экспериментом
3.5. Расчеты процессов тепло - и массообмена в адсорберах БПО

Глава4. Оптимизация работы адсорберов БПО системы очистки воздуха
4.1. Анализ работы блока осушки на стационарных режимах работы
4.1.1. Определение оптимальных режимов функционирования
4.1.2. Определение допустимых режимов функционирования БПО
4.2. Исследование возможности повышения энергетической эффективности БПО
4.3. Исследование возможности повышения выходных характеристик работы установки
4.3.1. Влияние теплофизических и сорбционных
характеристик поглотителя на эффективность работы БПО
4.3.2. Влияние конструктивных изменений адсорберов БПО на выходные характеристики работы установки
4.4. Обсуждение результатов
Выводы
Библиографический список использованной литературы
Приложение

Основные условные обозначения.
А - вязкостный коэффициент сопротивления зернистого слоя; а - концентрация адсорбата в адсорбенте, кг/м3;
я* - равновесное значение концентрации адсорбата в адсорбенте, кг/м3; я«,, Ь - параметры изотермы Лэнгмюра, кг/м3 и м3/кг, соответственно;
В - инерционный коэффициент сопротивления зернистого слоя;
Ср - удельная теплоемкость газа при постоянном давлении, Дж/кгК;
С* - удельная теплоемкость сухой шихты, Дж/кгК;
Б - эффективный коэффициент продольной диффузии, м2/сек;
(1, - диаметр зерна адсорбента, м;
/- функции, определяющие кинетику сорбции;
Б - расход газа, м3/час;
I - длина границы адсорбента, м; р - давление, Па;
q - удельная теплота адсорбции, Дж/кг; г - текущая координата по радиусу гранулы, м;
Т- температура. К;
Тих - температура осушаемого воздуха на входе в БПО, °С;
Трос - температура точки росы воздуха на выходе из БПО, °С;
Тнагр - максимальная температура воздуха, идущего на регенерацию патрона БПО, °С;
) - время, сек;
и - линейная скорость газового потока, м/с;
У - мощность, подводимая на электронагреватель, Вт;
¥т;1Х - максимальная допустимая мощность, подводимая на электронагреватель, для данного режима, Вт;

воздуха (в соответствии с соотношением площадей сечений натурной и экспериментальной установок) поддерживался и контролировался с помощью крана и расходомера. Для поддержания постоянной и требуемой температуры, как было уже отмечено, использовался электрический нагреватель воздуха.
Одним из важнейших элементов модельной установки являлся генератор влажного воздуха. Изначально для увлажнения воздушного потока предполагалось пропускать его над поверхностью воды. Повышение влажности воздуха в таком случае происходит за счет испарения влаги с поверхности воды. Движущей силой процесса является разность между парциальным давлением паров воды в пограничном слое над поверхностью жидкости и парциальным давлением пара в увлажняемом воздухе. Количество воды, испаряющейся в единицу времени, пропорционально указанной выше разности парциальных давлений и поверхности зеркала испарения. Количество испаряющейся воды (в кг/час) определяется следующим выражением
8*=РЬ(РН-РП) (2-3)
где Ь - коэффициент испарения, определяемый по эмпирическим формулам. Если р„ и рп измеряются в миллиметрах ртутного столба, то Ъ определяется по выражению
Ь=0.0229+0.0174м> (2.4)
где V - скорость движения воздуха, омывающая поверхность зеркала испарения, в м/сек.
Поскольку разность парциальных давлений ограничена, то для увлажнения значительного количества воздуха в сравнительно небольших по размерам увлажнительных аппаратах необходимо стремиться к увеличению поверхности зеркала испарения или к увеличению скорости воздушного потока. Однако, такая возможность в условиях экспериментальной установки позволяла обеспечить относительную влажность воздуха не более 35 %. Дальнейшее увеличение скорости воздушного потока приводило к тому, что в него попадали капли жидкости, что в свою очередь приводило к неверным показаниям датчиков, на которые оседали водяные капли.