авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 ||

«Е.Н. Туголуков МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ МНОГОАССОРТИМЕНТНЫХ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ МОСКВА «ИЗДАТЕЛЬСТВО ...»

-- [ Страница 3 ] --

a Y aк aк к oc rк + к rк + к r r r1 2 (r1, n ) dr1 = r1 J 0 n 1 + H n Y0 n 1 dr1 = Zn = a a к к rк rк 2 (r + ) (r + ) = 0,5 (rк + к )2 J 0 n к к + J12 n к к + (rк + к )2 H n aк aк (r + ) (r + ) (r + ) n (rк + к ) J 0 n к к Y0 n к к + J1 n к к Y1 + aк aк aк aк (r + к ) (r + к ) + 0,5 (rк + к )2 H n Y02 n к + Y12 n к aк aк 2 r r 0,5 rт2 J 0 n к + J 12 n к a a к к r n rк r n rк rк2 H n J 1 n к Y1 + J1 n к Y1 a a a a к к к к r r 0,5 rк2 H n Y02 n к.

+ Y12 n к (12.31) a a к к S ( n, )V (r, n ) c (r, ) =, (12.32) Yn n = V (r, n ) = sin ( n r ) ;

где (12.33) r – n-й положительный корень уравнения n cos( R ) + D R sin ( R ) = 0.

(12.34) c R Yn = r 2 V 2 (r, n ) dr = 0,5 R sin ( n R ) cos ( n R ). (12.35) n ( ), S ( n, ) = S ( n,0 ) exp n Dc (12.36) ( ) R S ( n, 0) = r 2 f c (r ) c * V (r, n ) dr. (12.37) Коэффициент массоотдачи определяется из критериальных уравнений [9]:

Nu D = 0,395 Re 0,64 PrD,333 ;

(12.38) Re э 30, э Nu D = 0,725 Re 0, 47 PrD,333 ;

(12.39) 2 Re э 30, э Nu D = 0,515 Re 0,85 PrD,333.

(12.40) Re э 2, э dc w dc Здесь. (12.41) Nu D = Re э = PrD = ;

;

µ Dg Dg Численное значение коэффициентов теплоотдачи 1 и к отрицательно для учета направления теп ловых потоков и сохранения общности подхода к решению задач теплопроводности, принятому в дан ной работе.

В неподвижном слое зернистого материала коэффициент теплоотдачи между потоком и поверхно стью частицы 1, Re Re 0, 200 ;

0,0035 Pr, (12.42) Nu = 0, Re Re Pr 0,33, 200.

0,4 Коэффициент теплоотдачи между потоком и стенкой аппарата в неподвижном слое зернистого ма териала 0,5 (1 ) 0, Re(1,5, 57 );

0,31 Re, (12.43) Nu = (1 )0,2, Re(57, 150).

0,1 Re 0, dэ dэ F В (12.42) и (12.43) Nu =, Re =, dэ =, где – скорость потока в свободном сечении аппарата;

F – площадь поверхности частицы зернистого материала;

– порозность зернистого слоя.

Расчет температурного и концентрационного полей элементарной области выполняется по сле дующей итеративной методике.

1 Используя температуру газового потока и концентрацию поглощаемого компонента в нем на вы ходе из предыдущей элементарной области, температуру зерна сорбента и концентрацию поглощаемого компонента в нем в предыдущий временной интервал текущей элементарной области, находим значения теплофизических характеристик газового потока и зерна сорбента, коэффициентов тепло- и массоотдачи, а также равновесные концентрации в текущей элементарной области.

2 По начальным температурам и концентрациям в элементарной области рассчитываем концен трационное поле в зерне сорбента, количество поглощенного компонента, изменение концентрации га зового потока.

3 Рассчитываем количество тепла, выделяющееся в процессе сорбции.

4 Рассчитываем температурное поле зерна сорбента с учетом теплоотдачи к газовому потоку. Вы числяем температуру газового потока на выходе из элементарной области.

5 Для уточненных значений средних температур повторяем пункты 1 – 4 до совпадения с заданной точностью средних температур в соседних итерациях.

Тепловой и материальный балансы элементарной области могут быть использованы для незави симой проверки и оценки качества расчета (как и балансы по всему аппарату в целом).

Q1 = Q2 + Q3 + Qк + Qп, (12.44) где Q1 – тепловая мощность теплоты адсорбции;

Q2 – тепловая мощность, затраченная на нагрев гра нул сорбента;

Q3 – тепловая мощность, затраченная на нагрев газового потока;

Qк – тепловая мощ ность, затраченная на нагрев стенки корпуса;

Qп – тепловая мощность потерь в окружающее простран ство.

Общий расчет аппарата представляет собой последовательный расчет элементарных областей, причем для каждого временного интервала последовательно просчитываются элементарные облас ти по длине слоя сорбента с сохранением массивов коэффициентов, определяющих текущие темпе ратурные и концентрационные поля.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Методика расчета конструктивных и режимных параметров производственного оборудования хи мической промышленности, основанная на использовании понятия элементарной области, является со временным инженерным инструментом, находящим все более широкое применение при решении ряда прикладных производственных задач, а также при обучении студентов, магистрантов и аспирантов тех нических специальностей.

Предложенная методика, основанная на использовании аналитических решений задач теплопро водности, обеспечивает высокое качество и полноту технологических расчетов промышленного обору дования, что подтверждается результатами промышленных испытаний и проверками по независимым тепловым и материальным интегральным балансам.

В настоящее время по данной методике выполняются расчеты теплообменного, емкостного, реак ционного, сорбционного и сушильного оборудования для предприятий ОАО «Пигмент», ОАО «Тамбов ский завод "Комсомолец"» им. Н.С. Артемова, ФГУП «ТамбовНИХИ».

Идеология представленной методики моделирования технологических процессов и оборудова ния, а также ряд математических моделей аппаратов химической промышленности, разработанных по данной методике, используются в настоящее время в учебных процессах при подготовке дипло мированных специалистов, магистрантов и аспирантов технологического института ТГТУ.

Предложенная методика моделирования полей определяющих параметров производственного обо рудования может быть использована для решения ряда других прикладных задач:

• выявление лимитирующих факторов и лимитирующих стадий производственного процесса;

• выработка оптимальных управляющих воздействий при пуске, эксплуатации и останове техноло гического оборудования;

• определение условий достижения заданных качественных показателей выпускаемой продукции;

• принятие оперативных решений на основе прогнозирования развития нештатных ситуаций в хо де производственного процесса;

• оптимальное планирование экспериментальных и исследовательских работ;

• исследование кинетических характеристик процессов и теплофизических характеристик веществ.

Использование метода конечных интегральных преобразований позволяет реализовать унифициро ванный подход к решению задач теплопроводности в различных постановках:

• для многослойных тел канонической формы;

• для ограниченных тел канонической формы;

• при произвольных начальных условиях;

• при произвольных сочетаниях неоднородных граничных условий различного рода;

• при неоднородных граничных условиях, включающих функции, зависящие от времени и темпе ратуры;

• для системы канонических тел, находящихся в идеальном тепловом контакте;

• для канонических тел с подвижными границами;

• для ряда частных случаев нелинейных задач теплопроводности.

Работы по получению аналитических решений задач теплопроводности, перечисленных в трех последних пунктах, проводятся в настоящее время.

Ряд решений задач теплопроводности публикуется впервые. Это решения для n-слойных полых и сплошных шара и неограниченного цилиндра с распределенными источниками тепла;

для конечного полого цилиндра с температурой окружающих сред, меняющихся во времени и вдоль боковых поверх ностей;

для составного конечного цилиндра.

Данная работа дополняет и продолжает работы, осуществляемые на кафедре АПТО ТГТУ под ру ководством заслуженного деятеля науки РФ, доктора технических наук, профессора Е.Н. Малыгина.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1 Зайцев В.Ф., Полянин А.Д. Справочник по дифференциальным уравнениям с частными произ водными. Точные решения. М.: Международная программа образования, 1996. 496 с.

2 Калиткин Н.Н. Численные методы. М.: Наука, 1978. 512 с.

3 Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям. 2-е изд. М.: Гос. изд-во физико-математической литературы, 1961. 703 с.

4 Кошляков Н.С., Глинер Э.Б., Смирнов М.М. Уравнения в частных производных математической физики. М.: Высшая школа, 1970. 712 с.

5 Лыков А.В. Тепломассообмен: Справочник. М.: Энергия, 1972. 560 с.

6 Малыгин Е.Н., Карпушкин С.В. Автоматизированный расчет оборудования гибких технологиче ских производств // Химическая промышленность. 1985. № 2. С. 118 – 123.

7 Пономарев С.В., Мищенко С.В., Дивин А.Г. Метод, устройство и автоматизированная система для исследования зависимости теплофизических свойств жидкости от скорости сдвига // Вестник ТГТУ. 1995. Т. 1, № 1 – 2. С. 39 – 52.

8 Протодьяконов И.О., Марцулевич Н.А., Марков А.В. Явления переноса в процессах химической технологии / Под ред. П.Г. Романкова. Л.: Химия, 1981. 264 с.

9 Процессы и аппараты химической технологии. Явления переноса, макрокинетика, подобие, мо делирование, проектирование. В 5 т. / Под ред. акад. А.М. Кутепова. М.: Логос, 2000. Т. 1. 480 с.



Pages:     | 1 | 2 ||
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.