Диссертация (1026227), страница 15

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 15)

Определение, формирование и перемещение фронтаадсорбцииПоскольку адсорбер перед наступлением стадии «проскока» переключаютна стадию десорбции, часть адсорбционной емкости в работающем слое неиспользуется,степеньнедоиспользованияадсорбционнойемкостивработающем слое обычно определяют коэффициентом симметричности kc [50],который вычисляется из соотношения площадей (Рисунок 1.14б)88kc S ABE.S ABCD(1.28)Отношениединамическойактивностисорбента(равновесной)адсорбционнойспособностииспользованияадсорбционнойемкостичастослояα,кегопредельнойназываюткотораястепеньюопределяетсясоотношением [50]:  ад / а * .(1.29)где ад – динамическая адсорбционная способность.С другой стороны, величину α можно определить соотношением высотыадсорбера L и высоты работающего слоя Lo (Рисунок 1.15а):  L  k c L0  / L .(1.30)Применительно к мелкопористым силикагелям [50], для интервалаконцентраций от 0 до c0 , где c0 – концентрация адсорбтива в точке перегибаизотермы адсорбции (на уровне относительного влагосодержания 20-30%), этиособенности процесса сорбции паров воды позволяют утверждать, что степеньиспользования адсорбционной способности у этого адсорбента не можетпревышать величины полученной из уравнения:где ао иa0a0 c0  L  k c L0 ,a0 c0  L (1.31)– адсорбционная способность, равновесная с исходнымсодержанием паров воды в газовой фазе со, и концентрация воды в твердойфазе в точке перегиба соответственно, L0 – высота работающего слоя,определенная для интервала концентраций от 0 до c0 .При этом результаты расчета адсорбционной способности согласно этомууравнению показывают, что даже при бесконечно длинных слоях силикагелястепень использования его адсорбционной емкости при осушке влажноговоздуха (~95%) не превышает 75%.При расчете величины динамической активности в процессах КБА такженеобходимо учитывать, что в процессе осушки воздуха на сорбентах может89накапливаться значительное количество влаги, которое во много разпревышает количество влаги, поступающее в адсорбер за полуцикл [131].Кроме того, динамическая активность слоя сорбента может быть оценена спомощью времени защитного действия слоя или временем до «проскока» τпр,характеризующего интервал времени с момента начала пропускания воздухачерез слой сорбента до момента проскока [36].Дляинтервалаконцентрацийот0доc0вусловияхдвиженияпсевдостационарного слоя величина времени защитного действия может бытьрассчитана на основе зависимости (1.24) с учетом формулы Шилова.Применение понятия времени защитного действия к процессам КБА неявляется однозначным.

По этой причине данное понятие далее в теоретическихисследованиях не используется.При расчете адсорбционных процессов и проектировании их аппаратногооформления необходимы знания конструктивных параметров, методикиопределения которых подробно изложены в работах [15,23,41,50].Применительно к осушителям пневматических систем с высокой массойзагрузки адсорбента подобные подходы следует признать обоснованными,поскольку возникающие при этом погрешности расчета укладываются вкоэффициенты запаса.

Большинство из них может быть распространено наконденсационно-адсорбционные установки подготовки воздуха на основепроцессов КБА для кабельных линий связи, но с учетом спецификипротекающих процессов.В КСУ, где объем загрузки может быть на несколько порядков меньше посравнению с осушителями пневматических систем общепромышленногоназначения, в отдельных случаях подобные подходы следует признатьнеэффективными.

При этом остаются открытыми многие вопросы, в первуюочередь непосредственно связанные с корректностью принятых допущенийпри использовании известных зависимостей для определения количественныххарактеристик эффективности работы системы подготовки сжатого воздуха вКСУ, в частности обусловленные:90 Необходимостьюучетавлиянияследовкомпрессорногомасла,продуктов его разложения и углеводородных соединений; Неоднозначностью производственных характеристик промышленныхсиликагелей; Широкимдиапазономизменениявременных,температурныхирасходных характеристик определяющих процессов; Неопределенностьювлиянияначальныхиграничныхусловийпротекающих процессов.Указанные вопросыстановятсяеще более актуальнымив случаеприменения процессов КБА.

Дело в том, что при определении динамическойактивности слоя силикагеля в зависимости   L  k c L0  / L используетсявеличина L – высота слоя сорбента (Рисунок 1.15а). Данное обстоятельствоуказывает на возможность применения этого выражения для цикловадсорбции, использующих весь слой силикагеля с начальным обрывнымфронтом адсорбции, который соответствует его полной регенерации.Однако применительно к процессам КБА в каждом цикле используетсялишь часть слоя сорбента высотой LC  L , а его регенерация может бытьнеполной [131], особенно в циклах с регулируемым объемом воздуха,подаваемого на регенерацию.Указанныеобстоятельстваизменяютсмыслвеличиныстепенииспользования адсорбционного слоя и соответственно вносят изменения вколичественныехарактеристикиегодинамическойадсорбционнойспособности в процессах КБА.

При этом, данные по величинам этиххарактеристиквлитературепрактическиотсутствуют,чтопозволяетрассматривать их определение в качестве одной из основных задач прикладныхисследований настоящей работы.На ряду с традиционными конструктивными элементами оформлениятехнологических процессов подготовки воздуха для кабельных линий связи вкачестве определяющих параметров следует рассматривать все величины,91входящие в разрабатываемую вероятностно-статистическую модель, а такжетермодинамические параметры протекающих процессов и условия ихреализации. В состав этих исследований необходимо включить созданиеобъективных методик расчета объема воздуха, подаваемого в процессах КБАна регенерацию, обеспечивающего устойчивость сорбционных фронтов, иопределение основных параметров цикла работы КСУ.Таким образом, нахождение основных определяющих параметров процессаадсорбции на силикагелях в динамических условиях, а также закономерностейих изменения являются важной задачей, позволяющей сделать объективные,количественныевыводыонадежностииэффективностиработыконденсационно-адсорбционных установок подготовки воздуха для кабельныхлиний связи.Выводы по главе 1, постановка цели и задач исследованийВыполненный анализ данных, представленных в нормативных документахи научно-технической литературе по рассматриваемой тематике, показал, чтонесмотря на активное внедрение сотовой связи, оптических кабелей и кабелейс гидрофобным заполнением, в настоящее время системы содержания кабелейпод избыточным воздушным давлением остаются одним из наиболееэффективныхсредств,обеспечивающихсохранность,долговечностьинадежность работы кабельных линий связи.

Основу данных систем составляютконденсационно-адсорбционныеустановкиподготовкивоздухасраспределительными устройствами, в том числе применяющие процессы КБА.При этом их эффективное использование сдерживается рядом нерешенныхпроблем.В первую очередь к ним следует отнести незавершенность разработкиобщей теории процессов подготовки воздуха, способной учитывать негативноевлияние внешней среды, масштабных и субъективных факторов в системахразличного назначения, а также расчета их технологического и аппаратного92оформления, в том числе в составе конденсационно-адсорбционных установокподготовки воздуха на основе процессов КБА.Кроме того, существующая концепция научных основ их разработки иэксплуатации, традиционно, базируется на основе принципов построения,характерных для единичных общепромышленных осушителей воздуха,которые обеспечивают реализацию основных технологических процессов лишьв штатных ситуациях и на расчетных режимах, в относительно узкомдиапазоне изменения эксплуатационных параметров.

Применяя сравнительнопростыесистемыавтоматическогоуправления,которыеиспользуюталгоритмы работы установок лишь с единичными внутренними связями,указанная концепция обычно не учитывает в полном объеме специфическихособенностей функционирования всей технической системы в целом.Установлено,чтосуществующиеконденсационно-адсорбционныеустановки подготовки воздуха для кабельных линий связи далеки отсовершенства, а их циклы работы и функциональные схемы требуютдополнительной доработки.В результате, изучение общих свойств и принципов функционированияконденсационно-адсорбционных установок подготовки воздуха, включаясовершенствования методов натурного и вычислительного моделированияпротекающихвнихпроцессов,сцельюразвитияиреализацииэнергосберегающих технологий, а также поиска оптимальных решений поэффективности, надежности и ресурсу используемого оборудования вразличных условиях его применения можно отнести к актуальным ипрактически значимым задачам.При решении данных задач особое внимание необходимо уделять отказам инеисправностям,вызваннымскрытымидефектамииповреждениями,выявление и предупреждение которых требует специальных исследованийфизико-химическихитермодинамическихреальных условиях эксплуатации.процессов,протекающихв93Констатируется, что существующие методы расчета конденсационноадсорбционных установок подготовки воздуха на основе процессов КБА неотвечают современным потребностям.

Выявлено, что использование внастоящей работе комплексного подхода, базирующегося навзаимнодополняющих друг друга феноменологических и статистических методахисследованияиописаниясорбционныхпроцессов,следуетпризнатьтеоретически и практически обоснованным. Основу данного комплексногоподхода может составлять кинетическое уравнение ФПК, способное учитыватьне только влияние случайных составляющих протекающих процессов, но иописывать поведение рассматриваемой системы на гидродинамической стадииее эволюции.Установлено,чтовопределяющиепараметры,необходимыедляпроведения инженерных расчетов, на ряду с известными конструктивнымихарактеристикамиприменяемогооборудованиядолжнывключатьсяиопределяющие характеристики применяемой модели динамики сорбционныхпроцессов.Таким образом, целью настоящей работы является создание эффективныхконденсационно-адсорбционных установок подготовки воздуха для кабельныхлиний связи.Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:1.

Характеристики

Список файлов диссертации