Диссертация (1026227), страница 29

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

Текст из файла (страница 29)

Однако эта взаимосвязь,выступая в качестве стохастической, не однозначна, поскольку имеетнастолько низкий коэффициент парной корреляции (менее 0,86), что дляполучения количественных оценок даже основной метод регрессионногоанализа – метод наименьших квадратов – оказывается не эффективным. Приэтом относительная погрешность проведения оценок влагоемкости силикагеляможет превышать 25%.175Врезультатеможносделатьвывод,чтонасыпнаяплотностьмелкопористого силикагеля может рассматриваться лишь в качестве косвеннойи качественной характеристики его влагоемкости, не позволяющей обеспечитьнеобходимую точность количественных оценок влияния внешней среды наэффективность протекающих процессов.Полученные результаты оценки влагоемкости мелкопористого силикагелямарки КСМГ в статических условиях позволили не только перейти к проверкеадекватности предложенной математической модели, но и открываютвозможность экспериментального исследования параметров сорбционныхпроцессов в динамических условиях.3.3.Результатыэкспериментальногоисследованияпараметровсорбционных процессов в динамических условиях3.3.1.

Результаты экспериментального исследования кинетической стадииэволюции сорбционных фронтов паров воды на силикагелеС целью нахождения количественных характеристик физико-химическихпараметровсорбционныхпроцессов,атакжепроверкиадекватностипредложенной модели и нахождения границ ее применимости была выполненасерия экспериментов, направленных на исследование динамики сорбционныхпроцессов паров воды на мелкопористом силикагеле.На начальном этапе экспериментов была исследована кинетическая стадияэволюции адсорбционных фронтов рассматриваемой системы.Независимо от расхода воздуха, при термической регенерации силикагелядля всех значений определяющей величины относительной влажности воздуханаблюдалосьдостаточнобыстроеснижениеначальнойскоростираспространения адсорбтива по слою адсорбента до некоторого постоянногозначения, соответствующего режиму параллельного переноса (Рисунок 3.19).По мере снижения величины контрольной относительной влажности воздуха176наблюдалосьувеличениеконечногозначенияглубиныпроникновенияадсорбтива в кинетическом процессе.При реализации процессов КБА с контролируемым объемом воздуха,подаваемого на регенерацию, наблюдалось более медленное снижениеначальной скорости распространения адсорбтива по слою адсорбентапрактическидонулевогозначения,соответствующегостационарномусостоянию.

При этом полученные экспериментальные данные в пределахпогрешностиэкспериментасовпадалисаналогичнымиданнымиадсорбционных процессов с термической регенерацией силикагеля лишь впервом цикле. Причем постоянная скорость распространения адсорбтива послою адсорбента, близкая к нулю, соответствующая стационарному состоянию,регистрировались не позднее пятого цикла осуществления адсорбционногопроцесса КБА.На Рисунке 3.20 представлены результаты совместной обработкиэкспериментов для адсорбционных процессов, как с термической регенерациейсиликагеля, так и для адсорбционных процессов КБА с контролируемымобъемом воздуха, подаваемого на регенерацию.Для процессов КБА в качестве абсциссы здесь использовались значенияэквивалентного времени протекания процесса, рассчитанные за вычетомвремени десорбционных процессов с контролируемым объемом воздуха,подаваемого на регенерацию.1770,10,08S, м0,060,04610,02а)7283941050050100t,200с1500,08S, м0,060,040,02617283941050б) 050100t, с2001500,060,05S, м0,040,030,02610,017283941050в)050100150t,с200Рисунок 3.19.

Результаты экспериментального исследования кинетическойстадии эволюции в процессах с термической регенерацией силикагеля:а) ϕ=25%, б) ϕ=50%, в) ϕ=75%; расчет по формуле (3.3) 1-5; эксперимент6-10 при расходах воздуха: 10, 30, 50, 75 и 100 л/минПредставленные результаты показывают, что имеет место примерноепостоянство времени завершения переходных процессов адсорбции, независимо от расхода воздуха, как в процессах с термической регенерациейсиликагеля (в среднем на уровне 90 с) (Рисунок 3.19), так и в процессах КБА сконтролируемым объемом воздуха (в среднем на уровне 330 с) (Рисунок 3.20).1780,120,1S, м0,080,060,04160,022738495100а) 0306090120150180210240270300330360t, с0,10,08S, м0,060,04160,022738495100б) 0306090120150180210240270300330360t, с0,08S, м0,060,040,02162738495100в) 0306090120150180210240270300330t,360сРисунок 3.20.

Результаты экспериментального исследования кинетическойстадии эволюции рассматриваемой системы: а) ϕ=25%, б) ϕ=50%, в) ϕ=75%,расчет по формуле (3.3) 1-5; эксперимент 6-10 при расходах воздуха:10, 30, 50, 75 и 100 л/мин соответственноДля предельного случая в качестве характеристики времени установлениястационарногосостоянияадсорбционныхпроцессоврассматриваемыхмножеств адсорбтива были использованы величины t I  2t I / 3 и t II  2t II / 3(Рисунок 3.21), входящие в выражение (3.4).1790,120,1S, м0,080,060,04160,022738495100а)0306090120150180t',240с2100,10,08S, м0,060,04160,022738495100б)030609012015012120150180210240t', с0,08S, м0,060,040,023450в) 0306090180210t',240сРисунок 3.21. Результаты экспериментального исследования кинетическойстадии эволюции каждого множества адсорбтива: а) ϕ=25%, б) ϕ=50%, в)ϕ=75%, расчет по формуле (3.3) 1-5; эксперимент 6-10 при расходах воздуха:10, 30, 50, 75 и 100 л/мин соответственноОбращает на себя внимание (Рисунки 3.19…3.21), что длительностькинетической стадии эволюции адсорбционных процессов с термическойрегенерацией силикагеля и процессов КБА более чем в три раза отличаетсядруг от друга.При этом величины конечного значения глубиныпроникновения адсорбтива в кинетическом процессе КБА увеличивались болеечем на 40%.180Полученные результаты позволяют констатировать (Рисунок 3.22), что впроцессах КБА по мере снижения величины контрольной относительнойвлажности воздуха и/или увеличении его расхода, для исследованныхконтрольных значений относительной влажности воздуха конечное значениеглубины проникновения адсорбтива в кинетическом процессе – S0 возрастаетпримерно с постоянной скоростью.0,121230,1S0, м0,080,060,040,020102030405060708090 Q, л/мин100Рисунок 3.22.

Изменение глубины проникновения адсорбтива по слоюадсорбента– S0 для различных расходов воздуха при величинах контрольнойотносительной влажности воздуха: 1 – φ = 0,25; 2 – φ=0,5; 3 – φ=0,75Это позволило представить изменения величины S0 в критериальном видеS 0  S 0 Re d  , гдеRe d Wd, W – средняя скорость потока газа в слоеадсорбента, d – средний размер частиц адсорбента, ρ – плотность воздуха,S0μ – динамическая вязкость потока воздуха (Рисунок 3.23).0,140,120,10,080,060,040,02123050100150200250300350400450500RedРисунок 3.23. Изменение глубины проникновения адсорбтива по слоюадсорбента для различных чисел Рейнольдса при величинах контрольнойотносительной влажности воздуха: 1 – φ = 0,25; 2 – φ=0,5; 3 – φ=0,75181Обработка полученных результатов показала, что в рассматриваемыхусловиях величина S0 может быть удовлетворительно описана с помощьюэмпирического уравнения:S 0  Re d  10 4  S н ,где Sн = Sн(φ) – высота неработающего слоя адсорбента для данного значенияконтрольной относительной влажности φ.Анализ зависимости Sн = Sн(φ) (Рисунок 3.24) позволил получить дляисследуемого диапазона контрольной относительной влажности эмпирическоевыражение для значения конечной глубины проникновения адсорбтива вкинетическом процессе в виде:S 0  Re d  10 4  0,0637  0,0404 .(3.5)0,06S0, м0,050,040,030,020,20,30,40,50,60,7φ0,8Рисунок 3.24.

Изменение глубины проникновения адсорбтива по слоюадсорбента для различной контрольной относительной влажности воздухаДанное выражение показывает, что предложенная модель способна описатьповедение адсорбционных фронтов на высоте слоя сорбента более 0,025 м, чтосоответствует примерно 6 слоям засыпки зерен силикагеля марки КСМГ.Проведенные исследования показали, что в современных методиках расчетаконечное значение глубины проникновения адсорбтива в кинетическомпроцессе (высота неработающего слоя адсорбента) прямыми методами неучитывается, а закладывается в соответствующие коэффициенты запаса.Однако при малых высотах слоя сорбента, применительно к процессамКБА, подобный подход следует признать необоснованным, поскольку не учетвеличины высоты неработающего слоя может приводить к ошибкам впроектировании и иметь серьезные последствия.182Полученные результаты указывают на то, что по сравнению с адсорберамиобщепромышленных осушителей воздуха, в адсорберах конденсационноадсорбционных установок для кабельных линий связи оправдано применениеудлиненных слоев силикагеля.

Характеристики

Список файлов диссертации