Диссертация (1026227), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Помимо этого, ихприменение оправдано при низких давлениях паров воды, соответствующихтемпературам точки росы существенно ниже минус 40оС, и при температурахокружающей среды выше 50оС [50,80].Следует учитывать, что в случае использования цеолитов, повышениевлагосодержания в конце стадии адсорбции на выходе из адсорбера наступаетне постепенно, как это наблюдается в случае применения других твердыхпоглотителей, а резко и быстро. В свою очередь это может способствоватьвозникновению внезапных отказов. Более того, указанные адсорбенты имеюттемпературу термической регенерации в диапазоне от 270 до 600оС взависимости от условий применения [50,121].
При этом другие видырегенерации подобных адсорбентов с учетом загрязнений обрабатываемоговоздуха в рассматриваемых системах могут оказаться неэффективными. Этозачастую исключает возможность их использования в составе установокподготовки воздуха для кабельных линий связи.Поскольку самостоятельное применение углей, цеолитов и адсорбентов наоснове Al2O3 в составе рассматриваемых установок, как правило, не способнообеспечить их эффективную работу в области температуры точки росы вышеминус 40оС, в данной работе эти адсорбенты детально не анализируются.Использование силикагеля и его модификаций для получения температурыточки росы воздуха выше минус 60оС возможно в составе адсорбционныхметодов очистки и осушки воздуха как с термической регенерацией(температура регенерации не превышает 200оС), так и с безнагревнойрегенерацией адсорбента [23,50,65,80,121].Промышленностьюпроизводятсяразличныевидысиликагелей[31,50,137,143], осредненные характеристики которых обычно находятся вследующих пределах [50] (Таблица 2).21Таблица 2.Осредненные характеристики промышленных силикагелейХарактеристикаКоличественные значенияОбъем пор, см3/г0,3-1,2Удельная поверхность, м2/г300-750Средний радиус пор, нм1,0-7,03Насыпная плотность, кг/м400-900Теплоемкость, кДж/кг.К~ 0,92Теплопроводность, кДж/м.ч.К~ 0,71Теплота адсорбции паров воды, кДж/кг~ 2600Косвенной характеристикой структуры силикагелей является насыпнаяплотность, которая составляет у крупнопористых силикагелей величину от400-500 кг/м3, а у мелкопористых – 700-800 кг/м3.
Методы определениянасыпной плотности силикагеля регламентированы ГОСТ 16190-70 [28]. Приэтом у мелкопористых силикагелей кажущаяся плотность в среднем равна1100 кг/м3, при истиной плотности 2250 кг/м3 [50]. Аналогичные данныепредставлены в работе [23], при этом отмечается, что в силикагеле марки КСМв среднем объем пустот составляет 43%, а объем пор – 24%.При подготовке сжатого воздуха в процессе его осушки в динамическихусловиях применяется только мелкопористый силикагель, поскольку припрочих равных условиях здесь он обладает наибольшей динамическойактивностью.
Для процессов в газовой фазе со стационарным слоем адсорбентаоправданоприменениекрупногомелкопористогогранулированногосиликагеля марки КСМ (Г) 1-ого и высшего сортов по ГОСТ 3956-76, сгранулометрическим составом зерен в диапазоне 2-7 мм и его аналогов [50].Как следует из приведенного анализа, в рассматриваемых системахпрактически ни один из методов очистки и осушки воздуха не можетсамостоятельнообеспечитьвысокуюнеобходимого уровня промышленной чистоты.эффективностьдостижения22Это обуславливает необходимость использования в рамках настоящихисследований конденсационно-адсорбционного метода очистки и осушкивоздуха с использованием мелкопористого силикагеля. При этом, выбормелкопористого силикагеля в качестве основного модельного объектатеоретических, экспериментальных и прикладных исследований настоящейработы следует признать практически обоснованным.Очевидно,чтоэффективностьпримененияконденсационно-адсорбционного метода очистки и осушки сжатого воздуха зависит отмножества дополнительных факторов, требующих специального рассмотрения.1.1.3.
Особенности применения конденсационно-адсорбционного методаочистки и осушки сжатого воздухаЭффективность конденсационно-адсорбционного метода очистки и осушкисжатого воздуха напрямую зависит от эффективности улавливания и удалениядисперсной фазы загрязнений механическими, физическими [53,86] и физикохимическими методами [118]. К первым из них можно отнести фильтрование,гравитационное, центробежное, электростатическое и термическое осаждение,акустическую агломерацию и ряд других [37,118].
Некоторые из этих методовпо тем или иным причинам не нашли широкого применения в составеустановок подготовки воздуха для кабельных линий связи [96,105].В состав дисперсной фазы загрязнений сжатого воздуха наряду с капельнойвлагой обычно входят следы масел и продуктов их разложения, тяжелыеуглеводороды, содержащие более 6 атомов углерода, а также твердые частицы[15,23,50,129]. Основными их источниками являются атмосферный воздух,применяемый компрессори трубопроводнаясистема [3,23,54,79-81,97-104,123,140].По данным [80,140] после промышленных поршневых компрессоров всжатом воздухе обычно содержится 6-60 мг/м3 аэрозоля масла, после винтовых–30-92мг/м3,смаксимумом до2,8г/м3иболее[81].После23полупромышленных поршневых компрессоров содержание масла в сжатомвоздухе колеблется в более широких пределах от 0,03 г/м3 (для синтетическихкомпрессорных масел [123]) до 1,5 г/м3 (для природных компрессорных масел[54]).Экспериментальные исследования поведения масляных загрязнений впневматических системах показали [3,81], что с повышением температурынаружного воздуха унос следов масла сжатым воздухом происходит на их всеболее отдаленные участки.
Соответственно очистка и осушка воздуха должнаосуществляться в зоне максимально возможного давления воздуха приминимально возможной его температуре [3,14].В свою очередь это обуславливает необходимость применения в составеустановокподготовкиобеспечивающихпротекающихневоздухатолькопроцессов,норазличныхстабилизациюиукрупнениетеплообменныхтемпературныхчастицаппаратов,режимовдисперснойфазызагрязнений, поскольку в этих условиях капельная влага и следы масла необладают агрегативной устойчивостью [3,79].Основные методы очисткисжатоговоздуха от дисперсной фазызагрязнений, включая масла, детально проанализированы в работах [56,62,81,118].
В рассматриваемых системах это позволило выделить в качествеосновных методов удаления дисперсной фазы загрязнений гравитационноеосаждение, центробежную очистку, а также фильтрование.Для повышения эффективности протекающих процессов, применениегравитационного осаждения здесь оправдано в сочетании с коалисценцией иметодом конденсации при повышенном давлении в области температурокружающей среды. В составе установок подготовки воздуха подобный подходможно использовать в качестве метода предварительного улавливания иудаления из сжатого воздуха дисперсной фазы загрязнений.Применение подобного подхода не гарантирует полного удалениявысокодисперсных фракций твердых и жидких загрязнений, что требует24использования других методов на последующих стадиях подготовки воздуха, вчастности методов центробежного осаждения [81,86].Однако их применение подразумевает наличие постоянных расходовочищаемого воздуха, что в рассматриваемых условиях зачастую не реализуетсяв полном объеме.
Поэтому эффективное использование центробежных методовосаждения в составе подобного рода установок возможно лишь в сочетании сдругими механическими методами, например, фильтрованием [56,86].Воздушные фильтры могут обеспечивать абсолютную очистку от твердыхзагрязненийс размером частицбольше максимальногоразмерапорприменяемого фильтрующего материала [4,56,72,86,92,117,118].Вместе с тем, по отношению к каплям жидких загрязнений указаннымсвойством процесс фильтрования сжатого воздуха не обладает [81].
Онобеспечивает лишь частичную очистку сжатого воздуха от капель масла ивлаги, позволяя части жидкой фазы примесей проходить через порыфильтрующегоматериала.Эффективностьочисткиувеличиваетсяприсвоевременной регенерации фильтров, например, с помощью методовобратной продувки, что может быть использовано в составе технологическогопроцесса установок подготовки воздуха для кабельных линий связи.Метод фильтрования в сочетании с центробежным осаждением широкоприменятся в серийных влагомаслоотделителях [18,88-91]. В настоящихисследованиях он детально не рассматривается и будет использован в качестветрадиционного вспомогательного метода очистки и осушки воздуха отвыскодисперсной фазы загрязнений в составе применяемого оборудования.Несмотря на значительное отделение влаги и следов масла в указанныхпроцессах очистки сжатого воздуха, их некоторая часть, в виде паров ивысокодисперсного водомасляного тумана, может находиться в трубопроводахи аппаратах установок [3,79,81], что влияет на работу блоков адсорбционнойосушки воздуха [129], в том числе с применением силикагеля [50].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
