Диссертация (1026227), страница 33

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

Текст из файла (страница 33)

Влияние среднего давления в адсорбере (а) и расхода потокаадсорбтива (б) на относительное изменение длины рабочего слоя силикагеляВ десорбционном процессе КБА, повышение среднего давления (Рисунок3.43а), также как увеличение скорости потока воздуха (Рисунок 3.43б)напротив, приводит к увеличению длины отработанного слоя силикагеля.90%100%ΔS/ΔS0, %110%ΔS/ΔS0, %100%80%70%80%70%60%а)90%60%00,010,020,03МПа0,04 р,0,05б)12345 W/W60Рисунок 3.43.

Влияние среднего избыточного давления регенерации вадсорбере (а) и относительного изменения скорости потока воздуха,подаваемого на регенерацию (б), на относительное изменение длины слоясиликагеля204Представленный материал позволяет сделать вывод, что для обеспеченияустойчивой, эффективной и надежной работы конденсационно-адсорбционныхустановок подготовки воздуха для кабельных линий связи необходимапрактическая реализация системы измерения расходов и объемов воздухаобрабатываемого в процессах десорбции и адсорбции в каждом цикле,обеспечивающая возможность управления установками по прогнозу [85].Очевидно, что расчетные соотношения объемов воздуха, обрабатываемогоза один цикл, и объемов воздуха, поданного на регенерацию, неразрывносвязаны с расходными характеристиками протекающих процессов.Для практической реализации измерения расходов и объемов воздуха,обрабатываемого в каждом цикле адсорбции и десорбции, была проведенасерия экспериментов, обеспечивающая их измерение объемным методом.3.4.2.

Результаты экспериментального исследования влияния расходавоздуха при регенерации силикагеля на эффективность и устойчивостьпроцессов КБАВ процессе экспериментов было установлено, что при потере устойчивостисорбционных фронтов наряду с определяющим значением величины k0большое влияние оказывает расход воздуха, подаваемого на регенерацию – Qр.По мере его увеличения наблюдается не только повышение давления в слоесорбента и, следовательно, снижение влажности воздуха на выходе изадсорбера, но и запаздывание в срабатывании элементов пневмоавтоматики,что приводит к неэффективному использованию осушенного воздуха,подаваемого на регенерацию.В свою очередь это накладывает ограничения на время протекания процессарегенерации.Нарисунке3.44представленырезультатыопределениявлажности воздуха на выходе из адсорбера в процессе регенерации при k0=0,16для различной длительности его реализации.205100%95%φ, %90%85%80%75%70%406080100120140t,160сРисунок 3.44.

Изменение влажности воздуха на выходе из адсорбера впроцессе регенерации при k0=0,16 от длительности его реализацииПредставленные результаты показывают, что при длительностях менее 80100 с эффективность процесса регенерации снижается на столько сильно, чтоне может быть компенсирована используемыми коэффициентами запаса, чтонеминуемо приведет к потере устойчивости сорбционных фронтов.

Указанныеобстоятельства необходимо учитывать при проектировании автоматическойсистемой управления конденсационно-адсорбционными установками.Для эффективной и надежной реализации процессов КБА с регулируемымобъемом воздуха, подаваемого на регенерацию силикагеля, кроме расчетавеличины k0=Vd/Va, важную роль играет точное определение фактическогообъема и расхода обрабатываемого воздуха.В настоящее время в расчетах применяется необоснованное допущение оизотермичности термодинамических процессов, что приводит к ошибкам вопределении не только фактических объемов и расходов воздуха, но ипроизводительности компрессора, что в свою очередь снижает эффективностьработы конденсационно-адсорбционных установок и может приводить квозникновению отказов.

Указанные обстоятельства потребовали детальногоизучения термодинамических процессов подготовки воздуха.2063.4.3.Результатыэкспериментальногоисследованиявлияниятермодинамических параметров на эффективность процессов КБАНаряду с физико-химическими и другими рассмотренными параметрами наэффективностьтехнологическихпроцессовоказываютвлияниеитермодинамические параметры, которые требуют детального рассмотрения.С целью корректного определения объемов и расходов воздуха в каждомцикле КБА произведено экспериментальное определение фактических величинпоказателей политропы в определяющих процессах.Измерениятемпературвнутриконденсационно-адсорбционнойресивераустановкикомпрессорнойпоказали,чтогруппыдопущениеоизотермичности протекающих процессов, характерное для большинстваметодик расчета конденсационно-адсорбционных установок, не выполняется вполном объеме (Рисунок 3.45).3060Сухой ресиверМокрый ресивер251530t, оС40t, оС2010205100а) 0Сухой ресиверМокрый ресивер50050100Qп+Qр, дм3/мин150б) 050100Qп+Qр, дм3/мин150Рисунок 3.45.

Результаты определения температуры воздуха в ресивере притемпературе рабочего помещения 25,4-25,8оС и при изменении давления вдиапазоне 0,03 - 0,07 МПа а) в процессах расширения, б) в процессах сжатияПолученныеэкспериментальныерезультатыпозволиливыделитьсовокупности двух типов процессов. Первый из которых характеризуетсявероятностью отсутствия дисперсной фазы Н2О в ресивере компрессорнойгруппы (режим сухого ресивера) и реализуется при пониженной влажностивоздуха (ϕ<30%) в рабочем помещении компрессорной группы.

Второй тип207процессов характерен для нормальной и повышенной влажности воздуха(ϕ>30%) в рабочем помещении компрессорной группы и определяетсяпостоянным присутствием конденсата в ресивере компрессорной группы(режим мокрого ресивера).В рамках использования допущения о изотермичности протекающихпроцессов, подобное поведение рассматриваемой термодинамической системыуказываетнетольконавозможностьнеэффективногоиспользованияосушенного воздуха, но и на высокую вероятность потери устойчивости впроцессах КБА в реальных условиях эксплуатации, что в свою очередь можетприводить к возникновению внезапных, непрогнозируемых отказов.Длявведенияуправления,необходимыхрегулированияипоправокконтролявсистемуавтоматическогоконденсационно-адсорбционныхустановок были проведены эксперименты, направленные на определениепоказателя политропы в рассматриваемых процессах.Результаты исследований показали, что при наличии теплообменногоаппарата на выходе компрессора показатели политропы практически независят от температуры окружающей среды.

Их значения в основномопределяются величинами расхода воздуха на выходе из установок и нарегенерацию, и в значительно меньшей степени определяется давлением ипроизводительностью компрессора (Рисунок 3.46).1,141,121,12Сухой ресиверМокрый ресиверСухой ресиверМокрый ресивер1,101,101,081,08mm1,061,061,041,041,021,021,00а) 050100150Qп+Qр,ндм3/мин1,00б) 050Qп, ндм3/мин100150Рисунок 3.46. Изменение показателя политропы: а) в процессах расширения,б) в процессах сжатия.208Экспериментальныеэмпирическиерезультатызависимостидляпозволилипоказателейполучитьполитропыследующиевпроцессахрасширения и сжатия воздуха в сухом и мокром ресивере компрессорнойгруппы соответственно.m  0,9005  Q 0.0451,(3.10)m  1,0009  0,0003  Q ,(3.11)m  1,1679  Q 0,026 ,(3.12)m  1,0318  0,0002  Q .(3.13)Следует особо подчеркнуть, что полученные зависимости не носятуниверсального характера, а определяются конструктивным оформлениемресиверакомпрессорнойгруппы.Однакопредставленнаяметодикаопределения показателей политропы достаточно универсальна, что позволяетсущественно сократить затраты на их определение.Результатыопределениярасчетныхзначенийрасходоввоздухавизотермических и политропных процессах при различных режимах работыресивера компрессорной группы представлены на Рисунке 3.47.1251251001002Qп+Qp, ндм3/минQп+Qp, ндм3/мин13755025125032500а)750255075100Qп+Qp, ндм3/мин125б)0255075100Qп+Qp, ндм3/мин125Рисунок 3.47.

Результаты определения расчетных значений расходов воздуха:а) сухой ресивер, б) мокрый ресивер; 1– изотермический процесс, 2 и 3–политропный процесс теоретическая и экспериментальная зависимостьОбработка экспериментальных результатов показала, что использованиедопущенияоизотермичностипротекающихпроцессовприводитк209завышенным оценкам расхода воздуха на выходе из установки и заниженнымоценкам объема воздуха, подаваемого на регенерацию, величины которыхдостигают максимальных значений в режиме сухого ресивера (Рисунок 3.48).40%35%30%25%20%15%10%5%0%30%Сухой ресиверМокрый ресивер25%20%15%10%5%0%а)050100Qп, ндм3/мин150б)Сухой ресиверМокрый ресивер050100Qп, ндм3/мин150Рисунок 3.48. Ошибка в определении: а) расхода воздуха в кабели, б) расходавоздуха на регенерациюЕсли завышенные оценки расхода воздуха на выходе из установки приводятк снижению эффективности протекающих процессов, то заниженные оценкирасхода воздуха, подаваемого на регенерацию, непосредственно влияют нанадежность работы кабельных линий связи, поскольку могут вызывать потерюустойчивости сорбционных фронтов.Использование допущения о изотермичности протекающих процессовтакже приводит к неправильным оценкам производительности компрессора(Рисунок 3.49).29%Сухой ресиверМокрый ресивер24%19%14%9%4%020406080Qп,100ндм3/мин120Рисунок 3.49.

Ошибка в определении производительности компрессора210Проведенные исследования показали, что не зависимо от режима работыресивера определяющим параметром является расход воздуха – Qп, которыйследует выбирать в качестве определяющей количественной характеристикисистемы контроля, управления и регулирования установок.Представленные результаты показывают, что использование допущения оизотермичности протекающих процессов приводит к нерасчетным режимамработы установок особенно в холодный и переходный период года, когдаотносительная влажность воздуха в рабочих помещениях компрессорнойгруппы не превышает величины 30% (режим сухого ресивера).

Характеристики

Список файлов диссертации