ШИНЫ. НЕКОТОРЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ И ПРОИЗВОДСТВА

Математическая модель процесса десорбции многокомпонентной смеси в режиме вакуумного осциллирования

В процессе адсорбции активированный уголь, наряду с парами бензина, поглощает влагу и пары других веществ, при­сутствующих в составе вентиляционных выбросов. Поэтому при рассмотрении механизма десорбции следует учитывать удале­ние из адсорбента многокомпонентной смеси.

Процесс десорбции может быть представлен как совокуп­ность последовательно протекающих стадий.

Первая стадия представляет собой удаление паров конден­сированной в порах адсорбента смеси [530]. Испарение смеси происходит с постоянной интенсивностью в основном с повер­хности адсорбента и обусловлено движением конденсирован­ной жидкости из внутренних слоев гранул по порам за счет гра­диента капиллярного давления:

DU

— = cons t (58)

Dx

Где U - концентрация паров конденсированной смеси; т - время.

Для описания закономерностей процесса можно восполь­зоваться дифференциальным уравнением тепломассопереноса [529], преобразованным в виде:

CdT„ =U-^ri-dmj+dU-Jr.-m, (59)

I=l i=l

Образующийся пар над адсорбентом находится в равнове­сии с конденсированной жидкостью, имеет одинаковый состав в свободном объеме десорбера и мгновенно отводится в кон­денсатор. При этом скорость изменения концентрации i-ro ком­понента в паровой смеси определяется на основе дифференци­ального уравнения материального баланса простой перегонки.

Общее давление в десорбере зависит от состава удаляемой смеси паров и подчиняется закону Дальтона:

Математическая модель процесса десорбции многокомпонентной смеси в режиме вакуумного осциллирования(61)

Понижение давления в десорбере осуществляется за счет отвода инертного газа вакуумным насосом и конденсации сме­си паров на охлаждающих поверхностях.

Математическое описание процесса конденсации паров при отсутствии инертного газа сводится к уравнению теплового баланса:

11

СК) = М0 • ] и,-и)-Сяі.<ІТм-и£гіті-гіи£гіш1 , (62)

Її

Математическая модель процесса десорбции многокомпонентной смеси в режиме вакуумного осциллирования

І=1

 

Математическая модель процесса десорбции многокомпонентной смеси в режиме вакуумного осциллирования

А расчетная хладопроизводительность холодильного агре­гата определяется формулой:

Вторая стадия десорбции представляет собой теплообмен в слое адсорбента при радиальной фильтрации теплоносителя [531]. Процесс десорбции понижением давления осуществля­ется в адиабатических условиях, при этом количество десорби­рующегося пара растворителя зависит от изменения тепло­содержания насыщенного адсорбента и остаточного давления в аппарате. Периодический подвод тепла к адсорбенту обеспе­чивает высокую скорость испарения адсорбированного раство­рителя. Поэтому для устранения выделения паров растворите­ля в окружающую среду нагрев адсорбента осуществляют кон­векцией в замкнутом цикле теплоносителя [532]. Дифференци-

Альное уравнение переноса энергии для парогазовой смеси в цилиндрических координатах [533] при равномерном распре­делении теплоносителя в слое адсорбента записывается в виде:

ЭТ Qv ЭТ

+ v

Di F■ є dR.

Математическая модель процесса десорбции многокомпонентной смеси в режиме вакуумного осциллирования

Af

 

(Тм Т), (64)

 

А дифференциальное уравнение теплового баланса для ад­сорбента без учета термического сопротивления его гранул имеет вид:

Af

подпись: afЭТ.

(65)

подпись: (65)(Т-Тм)

Дт С • р0 • (l - е)

Краевые условия для системы уравнений (64), (65) можно записать как граничные условия:

T(t, Rm, M)=TH = const (66)

Начальные условия:

TM(0,Rj = TM„ (67)

Т(0,Яа„) = ТМи (68)

Для гранул адсорбента, обладающих термическим сопро­тивлением, теплообмен с парогазовой смесью осуществляется в сочетании с теплопроводностью внутри самой гранулы:

/

Эт

ЭТ

М

М

= a

(69)

Д х

А х

Эх

В этом случае краевые условия (66)-(68) дополняются гра­ничным условием третьего рода:

Ат,

М

X-

Дх

Математическая модель процесса десорбции многокомпонентной смеси в режиме вакуумного осциллирования
Математическая модель процесса десорбции многокомпонентной смеси в режиме вакуумного осциллирования

=«(тм-т)

 

(70)

 

Математическая модель процесса десорбции многокомпонентной смеси в режиме вакуумного осциллирования

Х=0

подпись: х=0Дх

(72)

подпись: (72)Нагрев адсорбента парогазовой смесью обеспечивает пе­рераспределение паров по сечению гранул. Начальное условие перед последующей стадией вакуумирования может быть за­писано аналогично формулам (67) и (68), если:

И (0, Яап, х) = ин

Математическая модель процесса десорбции многокомпонентной смеси в режиме вакуумного осциллированияТретьей стадией десорбции является удаление паров из капиллярно-пористого адсорбента понижением давления во втором периоде процесса [534]. В этом процессе наблюдается постепенное углубление зоны испарения вглубь гранул. Для описания процесса тепломассопереноса можно использовать приближенное решение задачи, предложенное в [530]. Соглас­но этому решению распределение содержания паров и темпе­ратуры для зоны испарения и зоны, содержащей пары раство­рителя, можно представить в следующем виде:

(73)

Математическая модель процесса десорбции многокомпонентной смеси в режиме вакуумного осциллирования

X = (х _т V-______________ 5:

ММ Vі Мп 1м£,/ £

подпись: x = (х _т v- 5:
мм vі мп 1м£,/ £
Математическая модель процесса десорбции многокомпонентной смеси в режиме вакуумного осциллирования(74)

•(иці-и5і) (75)

Математическая модель процесса десорбции многокомпонентной смеси в режиме вакуумного осциллирования

М^) (76)

Граничные условия для системы уравнений (73)-(76) за­писываются по зонам: для зоны испарения:

ТМ„=Т (77)

И - и

АшНр0 г *" атНр0^)|

(78)

Ига = «ф,

подпись: ига = «ф,

(79)

подпись: (79)Р V*

Р

Чгм; у

Т - Т

Ч *Мп ч

Л#1 —

$

подпись: т -т
ч *мп ч
л#1 —
$
Для зоны, содержащей пары растворителя:

* (Тмц ^Мп )

подпись: * (тмц ^мп )Г

"ЕчШ (80)

1=1

А

Т1|

КР Р|-Ре

+

Ро

Тт _тт т _т

5.x Мп м$

К * у

Математическая модель процесса десорбции многокомпонентной смеси в режиме вакуумного осциллирования
Математическая модель процесса десорбции многокомпонентной смеси в режиме вакуумного осциллирования

И,- - и •

-Й---- —+ 5.

Я., -£

= 2а

Т21

(81)

 

Математическая модель процесса десорбции многокомпонентной смеси в режиме вакуумного осциллирования

Т'мц

»м-4

 

Скорость углубления поверхности испарения - 4 опреде­ляется по методике, основанной на анализе температурных кри­вых [530] и в общем виде может быть представлена уравнени­ем регрессии:

^(х) = Ь0 + Ь, т + Ь2т2 + Ь3т3 +... (82)

Связь между температурой адсорбента и парциальным дав­лением і-го компонента на поверхности испарения определя­ется уравнением [534]:

/

2°іР„Рі

(83)

подпись: (83)

-в,/тМ£

У

подпись: -в,/тм£
у
Р5І = ехр<

Поток паров по і-му компоненту - }пі (т) зависит от режима работы конденсатора и может быть определен по уравнениям (62) и (63), а скорости изменения парциальных давлении ком­понентов - сіРі / сІт и температуры паровой смеси - сіТ / сіт по уравнению материального и теплового балансов.

Блок схема алгоритма расчета процесса десорбции по ма­тематической модели, представленной системой уравнений (58)- (83), приведена на рисунке 75.

Расчет по этому алгоритму ведется в следующей после­довательности. После ввода исходных данных, представля­ющих собой сведения о теплофизических характеристиках конденсированных жидкостей, паров, газа, насыщенного ад­сорбента и свойствах дисперсного слоя, ЭВМ проверяет ус­ловие, по которому определяется дальнейший порядок вы­числительных операций. Если начальное содержание паров в адсорбенте больше содержания паров в первой критичес­кой точке (и>икр1), то расчет ведется по уравнениям (58)- (61), относящимся к первому периоду десорбции. При и<икр, расчет ведется по уравнениям (73)-(83), описываю­щим процесс десорбции во втором периоде. Одновременно с расчетом кинетики процесса определяются режимные па­раметры системы конденсации по уравнениям (62) и (63), после чего проверяется соотношение между остаточным давлением в десорбере и заданным оптимальным значением.

Математическая модель процесса десорбции многокомпонентной смеси в режиме вакуумного осциллирования

Рис. 75. Блок-схема алгоритма расчета.

Если остаточное давление в десорбере ниже заданного, то процесс нагрева слоя адсорбента рассчитывается без учета термического сопротивления гранул (при Х>Х эф), или с его учетом.

Расчет прекращается при достижении конечного значения содержания паров растворителя в адсорбенте.

Для решения системы уравнений (58)-(83) использовались численные методы расчета.

Проверка адекватности полученной математической моде­ли в виде уравнений (58)-(83) осуществлялась с применением лабораторной адсорбционной установки с электроконтактным подводом тепла. Полученные расчетные и экспериментальные результаты представлены на рисунке 76. Результаты статисти­ческой обработки экспериментальных и расчетных данных по-

О --------------------------------------- —-—а-‘

О 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Т, МИН

Рис.76. Зависимость температуры адсорбента (Т), количества десорбированного растворителя (и) и остаточного давления (Р) от продолжительности первого периода десорбции.

По оси ординат отложены: ддд - расчетная Тр, К;

+++ - экспериментальная Тэ;

ООО - расчетная и х 500, кг/кг; ххх - экспериментальное Цх 500;

**•* - расчетное рр х 3, кПа;

Ооо - экспериментальное рэ х 3.

Казали, что разработанная математическая модель удовлетво­рительно описывает первый период десорбции на лаборатор­ной установке, что свидетельствует о возможности ее исполь­зования для описания первого периода десорбции на опытно­промышленной установке.

ШИНЫ. НЕКОТОРЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ И ПРОИЗВОДСТВА

Современные способы утилизации изношенных шин в качестве топлива

В работе [535] подробно описаны современное состояние и перспективы утилизации изношенных шин. Проведение по­иска перспективных направлений утилизации изношенных шин обусловлено накоплением их больших запасов, загрязняющих окружающую среду. Наименьшие затраты энергии …

8.3.2.Разработка способов утилизации твердых отходов производства и эксплуатации шин

Одной из важных проблем охраны окружающей среды яв­ляется утилизация твердых отходов, образующихся в процес­сах производства и эксплуатации шин. Актуальность пробле­мы объясняется тем, что, кроме производственных отходов, ежегодно накапливается более 1,2 …

Математическая модель процесса десорбции многокомпонентного растворителя из капиллярно­пористого адсорбента при объемном подводе тепла

При десорбции паров растворителя из токопроводящего активированного угля нагрев слоя адсорбента осуществляется одновременно с вакуумированием десорбера. В качестве источ­ника тепла для нагрева адсорбента используется электрическая энергия, пропускание которой через слой …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.