WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 35 |
Министерство образования и науки Российской Федерации ГОУ ВПО «Тамбовский государственный технический университет» К 70-летию Тамбовской области ТРУДЫ ТГТУ Выпуск 20 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ОБОРУДОВАНИЕ АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА ЭКОНОМИКА ГУМАНИТАРНЫЕ НАУКИ Сборник научных статей молодых ученых и студентов Основан в 1997 году Тамбов Издательство ТГТУ 2007 Т78 Редакционная коллегия: проф. С.И. Дворецкий (ответственный редактор), доц. В.Я. Борщев (зам. ответственного редактора), проф. В.Н. Долгунин, проф. В.И. Леденев, проф. В.Ф. Першин, проф. С.В. Пономарев, О.О. Иванов (ответственный секретарь), Н.Н. Мочалин, М.А. Евсейчева.

Т78 Труды ТГТУ : сборник научных статей молодых ученых и студентов / Тамб. гос. техн. ун-т. – Тамбов, 2007. – Вып. 20. – 320 с. – 120 экз. – ISBN 5-8265-0589-3 (978-5-8265-0589-2).

В сборнике представлена 91 статья молодых ученых и студентов по направлениям университета: технологические процессы и оборудование, автоматизация технологических процессов, строительство и архитектура, экономика и гуманитарные науки.

Материалы могут быть полезны преподавателям, аспирантам, студентам-исследователям, а также инженерно-техническим работникам различных отраслей промышленности.

ISBN 5-8265-0589-3 © ГОУ ВПО «Тамбовский государственный (978-5-8265-0589-2) технический университет» (ТГТУ), 2007 НАУЧНОЕ ИЗДАНИЕ ТРУДЫ ТГТУ Выпуск 20 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ОБОРУДОВАНИЕ АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА ЭКОНОМИКА ГУМАНИТАРНЫЕ НАУКИ Сборник научных статей молодых ученых и студентов Редактор О.М. Ярцева Инженер по компьютерному макетированию Т.А. Сынкова Подписано в печать 16.04.2007.

Формат 60 84 / 16. 18,6 усл. печ. л.

Тираж 120 экз. Заказ № 292 Издательско-полиграфический центр Тамбовского государственного технического университета 392000, Тамбов, Советская, 106, к. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ОБОРУДОВАНИЕ УДК 66.071.6.081.Е.И. Акулинин, А.А. Ермаков ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПОРТАТИВНОЙ КИСЛОРОДДОБЫВАЮЩЕЙ УСТАНОВКИ* Ранее [1] была теоретически обоснована возможность создания портативного дыхательного аппарата на основе технологии короткоцикловой безнагревной адсорбции (КБА или, по зарубежной терминологии, PSA). При этом в качестве базовой схемы была рекомендована схема многоадсорберной вакуумно-напорной короткоцикловой безнагревной адсорбционной установки (VPSA).

В настоящей работе приводятся результаты экспериментальных исследований влияния величины и соотношения материальных потоков на эффективность функционирования портативной кислороддобывающей установки, реализованной по схеме PSA.

Экспериментальный стенд представлял собой двухадсорберную установку PSA, работающую по «классической схеме» [2] с буферной емкостью, обратной промывкой и предварительной осушкой. Используемые малогабаритные адсорберы имели объем 0,22 л и заполнялись цеолитовым адсорбентом производства ОАО «Корпорация «Росхимзащита»: NaX с эффективным диаметром 0,6…0,8 мм и LiLSX с эффективным диаметром 0,4…0,6 мм. Давление сорбции составляло 2,5 ата, давление десорбции – 1 ата.

Экспериментальные исследования включали в себя исследования влияния времени цикла, производительности установки и величины обратной продувки, с прямым сравнением вышеуказанных адсорбентов на концентрацию кислорода в продуктовом газе.

Результаты исследования зависимости концентрации кислорода в продуктовом газе от величины времени цикла представлены на рис. 1. Как можно видеть из рис. 1, продолжительность цикла сорбции – десорбции весьма значительно влияет на концентрацию продуктового газа и носит антибатный характер с зависимостью, близкой к линейной.

NaX LiLSX 51015 Время цикла, с Рис. 1. Концентрация кислорода в продуктовом газе в зависимости от типа используемого адсорбента и величины времени цикла Увеличение концентрации продуктового газа при сокращении времени цикла объясняется уменьшением доли «проскакивающего» потока. Однако минимальное время цикла ограничено, так как всегда требуется какое-то время на заполнение адсорбера газовой смесью после стадии промывки. В портативных установках КБА невозможно использование клапанов с большим поперечным сечением ввиду их большого размера. Малогабаритные клапаны обладают небольшим проходным сечением, что не позволяет заполнять адсорбер достаточно быстро. В нашем случае при уменьшении цикла меньше пяти секунд концентрация продукта падает, так как доля цикла сорбции по отношению ко времени всего цикла уменьшается, доля же цикла заполнения относительно общего времени, напротив, растет.

Результаты исследования зависимости концентрации кислорода в продуктовом газе от производительности представлены на рис. 2. Как можно видеть из рис. 2, с увеличением отбора продуктового газа концентрация кислорода уменьшается в нем экспоненциально. При этом графики зависимостей для LiLSX и NaX аналогичны.

Следует отметить, что максимальные величины концентраций – 91 и 85 % для LiLSX и NaX, соответственно, – достигаются при отборе продукта, равном половине объема адсорбера.

Исследование зависимости концентрации кислорода в продуктовом газе от величины обратного (промывного) потока представлены на рис. 3.

* Работа выполнена под руководством д-ра техн. наук, проф. С.И. Дворецкого и канд. техн. наук, начальника лаборатории № ОХиНХТ ОАО «Корпорация «Росхимзащита» С.И. Симаненкова.



Концентрация кислорода, % о Долю потока, которую необходимо направить на регенерацию, задает материальный баланс адсорбата в установке [3]. Ее теоретическое значение равно NaX т = Vрт /Vа = Pр / Pа, LiLSX где т – теоретическая доля потока на реге70 нерацию; Vрт, Vа – теоретический расход газа на регенерацию и расход очищаемого газа; Pр, Pа – давление при регенерации и адсорбции. Практическая доля и практический расход в 1,1 – 2 раза превышают теоретические значения.

30 Как видно из рис. 3, увеличение обрат0 1 2 3 4 5 6 7 ной промывки приводит к симбатному измеПроизводительность, л/мин нению максимальной концентрации кислорода в продуктовом газе с одновременным Рис. 2. Концентрация кислорода в продуктовом газе в зависимости снижением объемной производительности от производительности для различных адсорбентов установки.

Таким образом, в результате проведенных исследований были установлены зависимости производительности установок по кислороду и его чистоты от времени цикла, производительности и величины обратной продувки. Полученные зависимости позвоNaX ляют дать следующие рекомендации по оргаLiLSX низации процесса и конструктивным решениям портативных установок КБА:

1) применения более мелкозернистых адсорбентов с улучшенными характеристиками;

2) дальнейшего сокращения времени цикла сорбции – десорбции;

3) уменьшения толщины слоя адсор0,6 1,6 2,6 3,6 4,бента;

Величина обратной промывки, л/мин 4) отказа от клапанной системы и переход на систему управления потоками путем Рис. 3. Концентрация кислорода в продуктовом газе в зависимости задания жестко программируемого цикла.

от величины обратного потока для различных адсорбентов СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Ермаков, А.А. Технологии короткоцикловой безнагревной адсорбции получения кислорода из воздуха / А.А. Ермаков, Е.И. Акулинин // Труды ТГТУ : сб. науч. ст. молодых ученых и студентов / Тамб. гос. техн. ун-т. – Тамбов, 2006. – Вып.

19. – 236 с.

2. Skarstrom, Charles W. Method and apparatus for fractionating gaseous mixtures by adsorbtion / Charles W. Skarstrom / United State Patient. – 1960. – № 2.

3. Шумяцкий, Ю.И. Адсорбция: процесс с неограниченными возможностями / Ю.И. Шумяцкий, Ю.М. Афанасьев. – М. : Высшая школа, 1998. – 78 с.

Кафедра «Технологическое оборудование и пищевые технологии» УДК 66.074.327:546.32-М.П. Архипова, Т.В. Гладышева ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА МАТЕРИАЛА ПОРИСТОЙ ВОЛОКНИСТОЙ МАТРИЦЫ И СПОСОБА НАНЕСЕНИЯ НА НЕЕ ГИДРОКСИДА КАЛЬЦИЯРасширение сфер человеческой деятельности на области, опасные для обитания человека, требует использования замкнутых жилых помещений с искусственной газовой атмосферой. Воздушная среда в таких помещениях формируется газообразными выделениями от человека, материалов и оборудования. Одним из основных продуктов жизнедеятельности человека, регулирование которого обязательно, является диоксид углерода.

Работа выполнена по руководством канд. хим. наук Н.Ф. Гладышева.

Концентрация кислорода, % о Концентрация кислорода, % Регулирование диоксида углерода осуществляется, в основном, в результате хемосорбции на щелочных поглотителях.

Это обусловлено способностью щелочных продуктов взаимодействовать с газообразными выделениями, образующимися в результате жизнедеятельности человека или работы оборудования.

В настоящее время, в основном, разработан и используется химический поглотитель из маломагнезиальной извести и гидроксида натрия и содержит не менее 96 % гидроксида кальция, Са(ОН)2, и 4 % гидроксида натрия, NаОН. Он представляет собой гранулы белого или светло-серого цвета и выпускается промышленностью в России [1] и за рубежом [2 – 6].

В патенте [2] разработан поглотитель диоксида углерода на основе гидроксида кальция и гидроксида калия, который имеет высокую прочность и не имеет тенденцию к пылеобразованию. Это достигнуто благодаря прибавлению к основному компоненту соли щелочного металла, предпочтительно гексаметафосфата натрия. Это ведет к увеличению прочности в гранулах гидроксида кальция.

В патенте [3] сообщается состав химического поглотителя диоксида углерода и процесс его приготовления. Данный состав включает гидроксид кальция, гидроксид натрия, гидроксид калия, воду и цеолит. Цеолит улучшает механическую прочность, благодаря чему гранулы поглотителя не пылят. Процесс производства химического поглотителя диоксида углерода в твердой гранулированной форме включает следующие стадии:

а) приготовление пасты путем смешения основных компонентов химического поглотителя с водой;

б) формование в виде полусфер при помощи специальных роликов;

в) снятие полученных гранул в виде полусфер с матрицы;

г) сушка гранул;

д) увлажнение гранул.

В патенте [4] описано устройство в виде комплекта одежды (костюма) для абсорбции диоксида углерода. Устройство состоит из насоса, т.е. вентилятора, который засасывает воздух, выдыхаемый пользователем, и химического поглотителя СО2. Конструкция одежды и мощность насоса позволяют перегонять воздух, окружающий лицо пользователя, в объеме, примерно равном объему выдоха человека. В качестве химического поглотителя используют натронную известь, содержащую 2…20 % гидроксида натрия и 6…20 % воды. Такой состав поглощает 25…45 % масс. СО2.





Известные на сегодняшний день химические поглотители отрабатывают по диоксиду углерода значительно ниже теоретически возможной величины сорбционной емкости. Это происходит из-за того, что продукт в форме гранул не имеет развитой поверхности пористости, в результате чего кинетика поглощения диоксида углерода понижается.

Экспериментальная часть. На первом этапе работы была исследована возможность получения поглотителя диоксида углерода на основе гидроксида кальция, нанесенного на нетканые материалы (пористую матрицу). В качестве пористой матрицы на этом этапе использовались:

– иглопробивная ткань из стекловолокна марки «ИПП – пВ – 150/б», стекломаты и стеклобумага производства ОАО «Ивотстекло», п. Ивот, Брянская область и ОАО «Стеклопластик», Московская область;

– материал, прессованный на основе базальтового супертонкого волокна марки МПБ-Г со связующим;

– изделия прошивные из базальтового штапельного волокна марки ТИБ;

– лавсан 12-51-43, завод «Монтем», Москва.

Для исследования были приготовлены растворы известкового молока с содержанием Са(ОН)2 от 10 до 40 %.

Приготовленные растворы наносили на вышеперечисленные материалы, при этом нанесение производили двумя способами:

1) капельным путем на пористую матрицу;

2) окунанием матрицы непосредственно в щелочной раствор.

В дальнейшем был выбран капельный способ нанесения щелочного раствора на пористую матрицу. Затем были отработаны параметры сушки опытных образцов: в электрическом шкафу при температуре 130…150 °С в течении одного часа. После этого были проведены расчеты по количеству основного вещества, содержащегося на пористой матрице. Данные приведены на рис. 1.

0 5 10 15 20 25 30 35 40 Концентрация Ca(OH)2 в известковом молоке, % C Са(ОН)2 в известковом молоке, % Рис. 1. Зависимость содержания основного вещества от материала подложки и концентрации известкового молока, при сушке образцов в сушильном шкафу:

–––– – стекловолокно; –– –– – стеклобумага; –––– – лавсан;

–––– – базальт со связующим; –– –– – базальт без связующего;

––•–– – иглопробивная ткань Во время пропитки матрицы отмечена различная смачиваемость нетканых материалов известковым молоком. Так, матрицы из базальта со связующим и без него, а также лавсан смачиваются плохо, пропускают воду, твердая фаза остается на поверхности. Матрица из стекломата и стеклобумаги, а также иглопробивная ткань хорошо смачиваются. Однако матрицы C Са ( ОН )на матрице, % Концентрация Ca(OH) на матрице, % из иглопробивной ткани производятся толщиной 6 мм, поэтому после нанесения известкового молока и сушки они становятся очень жесткими. Определенную сложность представляет собой и матрица из стекломата с нанесенным на нее 30…40 % раствора известкового молока, поскольку после термообработки этот материал становится хрупким и пылит.

Из полученных результатов, представленных на графике, следует, что наибольшее количество вещества может содержать в себе матрица из стеклобумаги от 78 до 98 %, в зависимости от исходной концентрации известкового молока (10…%).

Наибольшее количество осажденного вещества:

1) 40 % раствор известкового молока – до 98 % гидроксида кальция;

2) 30 % раствор известкового молока – до 92 % гидроксида кальция.

Однако первый образец сильно пылит, что затрудняет его дальнейшее использование. Поэтому целесообразно для получения известкового поглотителя известного состава в виде гибкого материала в качестве матрицы использовать стеклобумагу и 30 % раствор известкового молока.

Выводы:

1. Изучена возможность нанесения известкового молока на высокопористые материалы, такие, как стекловата, стеклобумага, лавсан, базальт со связующим, базальт без связующего, иглопробивная ткань.

2. Наилучшие результаты были достигнуты для материала из стеклобумаги, где содержание твердой фазы составило около 98 %.

3. Рекомендовано для получения известкового поглотителя известного состава в виде гибкого материала в качестве матрицы использовать стеклобумагу и 30 % раствор известкового молока.

4. Целью дальнейших исследований является изучение физико-химических свойств полученных материалов, в частности, хемосорбционных.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. ГОСТ 6755–88. Поглотитель химический известковый. – М. : Изд-во «Государственный комитет СССР по стандартам», 1988. – 23 с.

2. Pat. № 4997803 USA. МПК А62 В 18/00, А 62 В 11/00. CO2 adsorbent mass / van der Smissen ; Carl E. (Lubeck, DE), vom Hofe; Kai (Lubeck, DE), Rohl ; Herbert (Reinfeld, DE), Wezurek ; Horst (Ziethen, DE) ; Applicant : Dragerwerk Aktiengesellschaft (Lubeck, DE). – № 07/448,014 ; filed : december 7, 1989 ; publication date : march 5, 1991.

3. Pat. № 6562748 USA. МПК А62 В 18/00, А 62 В 11/00. Process for the manufacture of chemical absorbents and chemical absorbent formulations / Holder ; Michael John (Oxfordshire, GB) ; Applicant : Intersurgical Limited (GB). – № 09/284,400 ; filed :

October 16, 1997 ; publication date : April 30, 1998.

4. Пат. Великобритания № 2419533. МПК А62 В 18/00, А 62 В 11/00. Butter spreading apparatus / Peter Dominey, Peter Bartlett ;

Applicant : Advanced Food Technology Limited (Incorporated in the United Kingdom) Wenman Road, Thame, OXON, OX9 3UF, United Kingdom. – № 0424215.2 ; filed : 01.11.2000 ; publication date : 03.05.2006.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 35 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

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.