химический каталог




Химия и технология сероуглерода

Автор А.А.Пеликс, Б.С.Аранович, Е.А.Петров

Исходя из принятой классификации, задачу математического описания можно ' свести к более конкретной форме:

_ *вых = *(*вх) ^ (8)

где Хвх - вектор входных величин; Жвых - вектор выходных величин; ф - символ функции.

В качестве координат вектора входных параметров в трехфазной электропечи приняты мощность печного трансформатора, расход н температура газа, поступающего в реакционную зону. Производительность реактора синтеза сероуглерода характеризуется выходом целевого продукта. Поскольку тепловой эффект реакции: С + Sj —*¦ CS2 незначителен, а скорость реакции в значительной степени определяется температурой в реакционной зоне, представляется возможным рассмотреть лишь тепловую модель электропечи и в качестве координат вектора выходных величин принять температуру угля и газа, т. е. параметры, косвенно характеризующие интенсивность реакции.^ _».

Для определения зависимости ХъЫХ от Хвх технологический аппарат обычно разбивают на звенья, и для каждого звена составляется математическая модель. Взаимодействие звеньев и характер ограничивающих нх оболочек учитывается уравнением связей. В самом общем виде математическая модель любого физического звена может быть получена применением для его описания уравнений сохранения массы, энергии, количества движения и диффузии. Однако получаемая в этом случае модель аппарата представляет сложную систему нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных, которая не всегда может быть решена даже с использованием цифровой вычислительной техники. Поэтому для математического моделирования тепловых процессов используется прием сокращения применяемых уравнений сохранения и числа пространственных координат. Движение сред ориентируется в одном направлении отсчета, а описание процессов, протекающих в направлении отброшенных координат, заменяется эмпирическими зависимостями. Для возможности реализации системы уравнений на технологические Параметры накладывается ряд ограничений, а представление физической сущности процессов упрощается введением ряда допущений. При составлении математической модели тепловой части трехфазной электропечи для получения сероуглерода были приняты следующие допущения:

1. Рассматривалась одномерная модель.

2. Процесс считался непрерывным, причем масса угля в шахте реактора принималась постоянной, заполняющей весь объем реактора.

3. Мощность энергетического источника предполагалась распределенной равномерно в объеме шахты реактора по длине.

4. Массовый расход реакционных газов принимался постоянным по всей длине шахты печи; физнко-хнмические параметры газообразных сред определялись: со стороны газификаторов - свойствами газообразной серы, со стороны реакционной зоны - свойствами сероуглерода.

5. Закон распределения температуры по длине газификаторов не определялся.

Условные обозначения: С - массовый расход, кг/ч; Р - мощность трансформатора, кВт; t - температура, С; L - длина, м; d - диаметр, м; S - площадь, м2; Я - периметр, м; х - текущая координата, м; т - текущее время, ч; q -удельная мощность теплового источника, Вт/м3; q - удельный тепловой поток, Вт/м2; р - плотность, кг/м3; \ - коэффициент теплопроводности, Вт/ (м • К); v - массовая теплоемкость, Дж/ (кг • К); а - коэффициент теплоотдачи, Вт/ (м2 -К); К - коэффициент теплопередачи, Вт/ (м2 • К); г - удельная теплота испарения Дж/кг; в - порозность слоя; 17 - коэффициент полезного действия. Индексы под обозначением параметра: S - сера; CS2 - сероуглерод; г - газ; уг - уголь; эл -электроды; экв - эквивалентный; вн - внутренний; н - наружный. Индексы над обозначением параметров: г - газообразный; ж - жидкий.

Запишем уравнение сохранения энергии для угля с учетом принятых допущений:

126

.d2t

F + 5vr = 0 (9)

dx*

Здесь 5уг - количество теплоты, выделяемой в единицу времени в единице объема; \* - коэффициент теплопроводности, учитывающий конвективную составляющую передачи теплоты газом.

Выражаем qyT функцией технологических параметров:

4qP «rnr(tyr-tr) , .

где Яг - периметр поперечного сечения прохода газа; ST - площадь поперечного сечения прохода газа.

Подставляя (10) в (9), получаем:

gfb^-f 4Р1? gr-TCr(tyr-tr) (u)

Используя общее уравнение сохранения энергии для газового потока, будем иметь:

Pr"Wr— —=— (tyr~lr)---- (12)

алс лг овн

Здесь и-г - линейная скорость газа, м/ч; Sm - площадь поперечного сечения реакторного пространства; ts - температура серы в газификаторах. Преобразуя (12) с учетом соотношения pIwcST=GT, получаем:

6rvr У"-**) ~Crvr(5,HAr)

Вместе с уравнениями (12) и (13) рассматриваем балансное уравнение распределения тепловой мощности энергетического источника. Количество теплоты (с учетом теплопотерь), выделяемой печным трансформатором, за вычетом тепловой энергии, уносимой отходящими реакционными газами, передается с коэффициентом теплопередачи Кк протекающей по газификаторам сере: L

nP=jK(tT-ts)nmdx + GTVltsl (14) О

Для решения (12)-(14) вводим граничные условия, определяющие начальное состояние угля н газа как функцию входных параметров реактора. Температура газа, входящего в реакционную зону гг(0), может быть определена из суммарного теплового баланса реактора;

ЧР=СА (tSKm - ?SB„) + Gsrs + Gslfr (0) - 18кипЦ+ GcrSl МО (15) С учетом принятых ранее допущений, имеем:

cr=Gs=Gc

Из (15) можно выразить температуру перегрева серы в каналах газификаторов :

г , . Т)Р-GT[v$(tsK»n-ts«x+ rS -Vstsкип-*- VcSaMO] (16)

127

Для определения температуры угля в сечении, принятом за начало отсчета, можно использовать следующие граничные условия:

Л*-ЗГГ = а(*уг-*ср) (17)

где гСр - температура окружающей среды; а - коэффициент теплоотдачи во внешнюю среду.

Если теперь принять, что удельный теплоотвод через дно электропередачи составляет 10% общего удельного теплового потока, а температуру гуг (0) определить примерно нз опыта эксплуатации реакторов, то приближенная математическая модель тепловой части трехфазной электропечи для получения сероуглерода может быть записана в следующей форме:

¦•уг

+

avnT(lyT-tT)

dx' ™*вн схэл;г 3ГЛ' dtT агЛг(1,г-1г) кявн(гг-г5)

dx

Grvr

(5BH/5r)Grvr

*г(0)-

nP=fK(tr - ts)nBHdx + Gr vT tT (I) 0

r?P-Gr[Vs4tsKHn-iSl!x; + rs-vrsts.„ + Vcs,tr(0

> (18)

fyr(0)=fyro dtyr(o)_ 0,4rjP

dx

Решение системы уравнений было реализовано на моделирующей установке ЭМУ-10. Реализация распадалась на две части. В первой части было найдено распределение температурных полей угля н газа внутри трехфазной электропечи, исходя нз линейного закона изменения температуры серы внутри газификаторов (рнс. 61).

Достоверность полученных кривых определялась результатами экспериментов по прямому измерению температуры внутри шахты трехфазных электропечей н всем опытом эксплуатации этих электропечей.

Прн реализации второй части, которая заключалась в получении картины изменения температуры угля н газа в реакционном пространстве прн изменении температуры серы, входящей в реактор, мощности печного трансформатора н расхода реакционного газа, т.

страница 38
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71

Скачать книгу "Химия и технология сероуглерода" (2.21Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
вай фай адаптер для компьютера купить
куплю участок по новорижскому шоссе
настройка караоке систем
мебель лечинкай спальни цены фото

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(18.12.2017)