Диссертация (1026227), страница 16

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

Текст из файла (страница 16)

Разработка вероятностно-статистической модели описания сорбционныхпроцессов в конденсационно-адсорбционных установках подготовки воздухана основе процессов КБА, способной учитывать влияние их случайныхсоставляющих.2. Созданиеэкспериментальногостенда,позволяющегоосуществлятьизменение параметров воздуха в диапазоне давлений от 10 до 106 Па собеспечениемабсолютнойвлажностивоздуханауровне0,1-0,3 г/м3, при расходах осушенного воздуха не более 1,3·10-3 нм3/с.3. Проверка адекватности разработанной модели на основании сравнениярасчетных и экспериментальных характеристик.944.

Разработка рекомендаций по совершенствованию функциональной схемы итехнологическогоциклаконденсационно-адсорбционнойустановкиподготовки воздуха для содержания кабельных линий связи под избыточнымдавлением.5. Создание инженерной методики расчета конденсационно-адсорбционнойустановки на основе процессов КБА с регулируемым объемом воздуха.95Глава 2. Теоретическое исследование процесса комплексной подготовкивоздуха в конденсационно-адсорбционных установках на основе процессовКБА для кабельных линий связи2.1. Технологический процесс подготовки воздуха в усовершенствованнойконденсационно-адсорбционной установкеВлажный атмосферный воздух после предварительной очистки в фильтре 1(Рисунок 2.1) и сжатия в компрессоре 2, охлаждаясь до уровня температуррабочего помещения установки в теплообменном аппарате 3, пройдя обратныйклапан 4, нагнетается в ресивере 5.17~380 В1815Блок14буправления14аР19МР166Тϕ13б212013а12б12а11а11б10б123457810а95Рисунок 2.1.

Функциональная схема подготовки воздуха в конденсационноадсорбционных установках на основе процессов КБАУправление работой компрессора 2 осуществляется по показаниям датчикадавления 6. Запуск компрессора 2 происходит по команде блока управленияустановкойприусловии,когдатекущеезначениедавленияр,зарегистрированное датчиком давления 6, становится не более давлениязапуска компрессора р зап , т.е. при выполнении условия p  p зап , исходнозаданного в программе блока управления установкой.96Остановка работы компрессора 2 происходит по команде блока управленияустановкойприусловии,когдатекущеезначениедавленияр,зарегистрированное датчиком давления 6, становится не менее давленияостановки компрессора рост , т.е.

при выполнении условия p  pост , заданного впрограмме блока управления установкой.При этом в рабочем диапазоне давлений p зап  p  pост оценивается средняяпроизводительность компрессора QКср в каждом цикле его работы и происходитеесравнениесминимальнодопустимойвеличинойсреднейпроизводительности компрессора Qmin исходно заданной в программе блокауправления установкой. При выполнении условияQКср  Qminв блокеуправления установкой происходит формирование и подача соответствующегоаварийного сигнала, а также блокировка последующей работы установки.Аналогичный аварийный сигнал подается, когда текущая контролируемая спомощью датчика 21 температура рабочего помещения T раб выходит запределы рабочего интервала температур установки Tmin  T раб  Tmax , причемпоследующая работа установки также блокируется.Выбор технологического цикла установки с мокрым или сухим ресивером 5осуществляется по показаниям гигрометра 20.

Безопасность работы установкиобеспечивается прессостатом 19.В технологическом цикле с мокрым ресивером 5 заданного объема – V рес(по воде), происходит не только накопление влажного насыщенного воздуха,но и его предварительная очистка от дисперсной фазы загрязнений. Этоттехнологический цикл является основным в работе установки. При этомчастично уловленная дисперсная фаза загрязнений автоматически удаляется изресивера 5 через линию слива конденсата 7 в каждом цикле работыкомпрессора 2. На выход из ресивера 5 влажный воздух поступает с частицамивысокодисперсной фазы загрязнений и постоянной концентрацией паров воды– c рес , большей концентрации ее насыщенных паров –cS .97Дальнейшая многоступенчатая очистка насыщенного влажного воздуха отвысокодисперснойфазызагрязненийпроисходитвпоследовательноустановленных теплообменном аппарате 8, фильтре 9, а также фильтрах 10аи/или 10б.

Поскольку все указанные фильтры оснащены устройствамиавтоматического слива конденсата, после прохождения управляющих клапанов11а и/или 11б, влажный воздух поступает соответственно в цилиндрическиевертикальные адсорберы с неподвижным однородным слоем адсорбента 12аи/или 12б в состоянии близком к состоянию насыщения с постояннойотносительной влажностью  0  100% .Окончательная очистка и осушка воздуха от влаги, углеводородов, следовмасла и продуктов его разложения происходит в адсорберах 12а и/или 12б,имеющих одинаковый рабочий объем – V раб , который подлежит последующемурасчетному определению.

При этом в процессе эксплуатации установкисвойства адсорбента относительно медленно изменяются, как за счет влиянияциклических механических нагрузок, так и за счет влияния загрязнений.Далее, в каждом цикле работы установки после открытия в атмосферууправляющего клапана 11а или 11б, меньшая часть осушенного и очищенноговоздуха после выхода из адсорбера 12б или 12а соответственно, черезобратный клапан 14а или 14б, пройдя редукционный клапан 15, дроссельныйвентиль 16 и обратный клапан 13а или 13б поступает с постоянным, но заранеенеизвестным расходом QP для регенерации сорбента в адсорбере 12а или 12б.Давление на выходе из редукционного клапана 15 регистрируется датчикомдавления 17.

При этом в процессе автоматического управления установкойнеобходимо определить минимальный объем воздуха Vmin , требуемый дляэффективной регенерации адсорбента в каждом цикле ее работы. После чегоограничить объем воздуха, подаваемогона регенерациюV рег ,путемсвоевременного закрытия соответствующего управляющего клапана привыполненииусловияV рег  Vmin .Если,выполнениеэтогоусловиянеобеспечивается к моменту повторного запуска компрессора, в блоке98управления установкой происходит формирование и подача соответствующегоаварийного сигнала. Аналогичный аварийный сигнал подается и в случае, есливремя регенерации t рег оказывается меньше минимально допустимого временирегенерации сорбента t min  t рег .В процессе управления установкой необходимо учитывать, что основнаячасть подготовленного воздуха, через обратные клапаны 14а и/или 14б,непрерывно подается через редукционный клапан 18 в последующие рабочиеобъемы установки практически с постоянным, но заранее неизвестнымрасходом QП  const .По мере расходования воздуха, давление в ресивере 5 понижается и послевыполнения условия p  p зап , объем воздуха, обработанный за один циклработы установки, достигает величины – VC , после чего происходит инверсияуправляющих сигналов, и цикл работы установки повторяется.Определение величин QКср , Q P и Q П , VC , V рег производится в каждом циклеработы установки с помощью термодинамических методов расчета попоказаниям датчика давления 6 при одновременной регистрации временныххарактеристик протекающих процессов.2.2.

Вероятностно-статистическая модель процесса осушки воздухасиликагелем в конденсационно-адсорбционных установкахПустьпроцессизотермическойадсорбционнойосушкивоздухасиликагелем происходит в цилиндрическом адсорбере с неподвижнымоднородным слоем адсорбента с неизменными свойствами [48,83], длиной – L0и осредненной площадью свободного поперечного сечения – F0 . Введем врассмотрение систему отсчета, связанную с координатой оси симметрииадсорбера – S и временем – t , которое отсчитывается с начала процесса подачивлажного воздуха в адсорбер – t  t 0  0 .99Допуская, что на силикагеле (адсорбенте) сорбируется лишь одинкомпонент – влага, будем считать, что несущая среда – воздух, являетсянесжимаемой, а концентрация влаги в ней настолько мала, что изменениемплотности потока из-за убыли адсорбтива можно пренебречь.

Предположим,что в полностью отрегенерированный адсорбент подается влажный воздух спостоянной концентрацией –воды –cScWравной концентрации насыщенных парови объемным расходом – Q0  Q0 (t ) , а движение потока воздуха в слоеадсорбентапроисходитсосреднейскоростью–W0  Q0 / F0  W0 (t )внаправлении уменьшения концентрации адсорбата.В рамках сделанных допущений, используя уравнение материальногобаланса, можно получить феноменологическую систему уравнений динамикиравновесной изотермической адсорбции с учетом процесса продольнойдиффузии адсорбтива в слое адсорбента в виде [50,95]: a  cc2cWD0SS 2 t ta   ( c ),(2.1)где a   (c) – уравнение изотермы адсорбции, D – коэффициент продольнойдиффузии, с – текущая концентрация адсорбтива в потоке, а и a  –соответственно, равновесные ей величины адсорбции и концентрацииадсорбата.Поскольку равновесные величины а и a  однозначно связаны между собойсоотношениемa   a N ,где  N const– насыпная плотность адсорбента,используя метод подстановки, первое уравнение системы (2.1) можнопредставить как:c( S , t )c( S , t ) 2 c( S , t ) W  D*,tSS 2где W   W0 /(1   N(2.2)dada) и D*  D /(1   N ) – скорость движения адсорбтива поdcdcслою адсорбента и эквивалентный коэффициент продольной диффузиисоответственно.100Рассмотрим движение произвольной i-ой точки фронта адсорбции приW0  const , D*  0 и наличии конечного градиента концентраций в адсорбере.Согласно уравнению (2.2), средняя скорость произвольной i-ой точки фронтаадсорбции зависит от постоянной величины  Nda / dci  0 ,определяемойизотермойадсорбциии конечной величиныa   (c)длякаждойконкретной точки, и удовлетворяет закону Викке [50,95] в виде:Wi  W0 /(1   N (da)i ) .dc(2.3)Выражение (2.3) позволяет констатировать, что в общем случае, любая i-аяточка фронта адсорбции будет двигаться по слою адсорбента со своейхарактерной скоростью – Wi .В случае выпуклой изотермы адсорбции a   (c) , при условии, что c a  cb иda / dca (da / dc) b , две произвольные точки (а) и (b) фронта адсорбции будутнепрерывно сближаться, стремясь образовать так называемый «обрывный»фронт, т.к.

Характеристики

Список файлов диссертации