96 Отходы химических и других предприятий требуют очистки от

96
ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ
УДК(532.135.533.17): 532.5
О. А. Залипаева, А. С. Трусов, А. В. Ляпков, Ю. В. Аристова
РЕГУЛИРОВАНИЕ СОСТАВА СМЕСИ В ПРОЦЕССЕ ОЧИСТКИ ОТХОДОВ ПРЕДПРИЯТИЙ
Волгоградский Государственный Технический университет
Получены выражения передаточных функций для аппарата очистки жидкотекучих продуктов от примесей, являющихся отходами различных, в том числе химических предприятий, которые позволяют рассчитать
параметры настройки управляющих и регулирующих устройств.
Ключевые слова: абсорбция, регулирование, концентрация, передаточная функция.
O. A. Zalipaeva, A. S. Trusov, A. V. Lyapkov, J. V. Aristova
REGULATION OF THE MIXTURE IN THE WASTE COMPANIES TREATMENT
Volgograd State Technical University
Received expressions of transfer functions for the device zhidkotekuchih cleaning products from impurities,
which are different waste, including chemical companies, which allow us to calculate the parameters settings control
and regulation devices.
Keywords: absorption, regulation, concentration, trans-function
Отходы химических и других предприятий
требуют очистки от различного рода примесей.
В качестве основного аппарата на очистных сооружениях широко применяются абсорберы и
адсорберы. Процесс абсорбции характеризуется
поглощением определенных компонентов исходной жидкой смеси при контактировании ее
с газом с целью получения целевого продукта
заданного состава.
Основной регулируемой величиной в таких
процессах является концентрация определенного компонента в получаемом продукте или содержание в этом продукте примесей. Интенсивность протекания массообменных процессов зависит от гидродинамического режима потоков веществ в технологических аппаратах, а
также от массообмена между этими потоками.
Авторами [1] предложено уравнение, полученное из диффузионной модели массопереноса, и определяющее коэффициент интенсивности очистки отходов предприятий в сплошной
фазе β y от гидродинамических свойств протекающего процесса и геометрических параметров колонных аппаратов:
Shyv 0
где Shyv 0 =
Re f
,
= 6 0 св 2 + 0,6 Re0,5 Sc 0,33
y
Re α
(
)
– объемное число Шервуда
Dy
для газа, проходящего через отверстие тарелки
барботажного устройства, Sc y – число ШмидUdρ y
μ
U 0 d0ρ y
, f св – доля свободного сечения
μ
барботажного устройства, α – коэффициент эффективного сечения барботажного устройства.
В зависимости от конкретных условий работы абсорбционной установки задача оптимального управления сводится либо к максимизации степени абсорбции, либо к минимизации энергозатрат на разделение смеси [2].
В процессе абсорбции основными источниками
возмущений являются расход жидкой смеси,
расход газа, а также в некоторых случаях температура и состав исходных продуктов [3].
Уравнение материального баланса нестационарной абсорбции в колонных аппаратах для
одной ступени разделения по каналам жидкой
смеси и газу приводится к виду:
dc
ΔG x G x
ΔG x
−
Δcx − c y
+
V x = cx
ρx
ρx
ρy
dt
+
V
dc y
dt
= cy
ΔG y
ρy
−
Gy
ρy
Gy
ρy
Δc y − cx
+
β y d 02
та, Re, Re0 – числа Рейнольдса: Re =
Re0 =
и
Δc y + β yV Δc y , (1)
ΔG y
ρx
+
Gx
Δcx − β yV Δc y . (2)
ρx
где cx – установившаяся концентрация жидкой
фазы, c y – установившаяся концентрация
газовой фазы, G x – установившийся массовый
расход жидкой фазы, G y – установившейся
массовый расход газовой фазы, V – объем
абсорбера.
97
ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ
Изменение концентраций исходных веществ выражается соотношением:
Gy
G
Δcx x = −Δc y
.
(3)
ρx
ρy
После применения преобразования по Лапласу, система уравнений (1)–(3) принимает вид:
c
G
VpΔcx = x ΔGx − 2 x Δcx −
ρх
ρx
ρy G x
cy
− ΔGx + β yV
Δcx ;
ρy
ρ x Gy
cy
Gy
cх
ΔG y − β yV Δc
ρy
ρy
ρх
Время пребывания газовой фазы в аппарате
определяется через массовый расход газа:
ρV
τ y = Gy y ,
VpΔc y =
ΔG y − 2
Δc y −
тогда постоянная времени находится из выражения:
τy
Ty =
.
1 + βyτy
Время пребывания жидкой смеси определяется через ее массовый расход на входе в абсорбер
ρV
τ x = Gx x
и постоянная времени находится из соотношения:
τx
Tx =
.
1 + β y τx
В этом случае передаточные функции определяются как:
kx
Wx ( р) =
,
(1 + β y τ x )(Tx p + 1)
где k x =
cx ρ y − c y ρ x
Gx ρ y
Wy ( р ) =
где k y =
;
ky
(1 + β y τ y )(Ty p + 1)
,
c y ρ x − cx ρ y
.
Gy ρx
Полученные
выражения
передаточных
функций для аппарата очистки жидкотекучих
продуктов от примесей, являющихся отходами
различных, в том числе химических предприятий, позволяют рассчитать параметры настройки управляющих и регулирующих устройств.
Использование изменения расхода исходных продуктов в качестве управляющего воздействия объясняется тем, что само изменение
расхода не вызывает трудностей, и тем, что передаточная функция процесса по каждому из
каналов управления содержит только одну постоянную времени [4]. Однако применение таких схем регулирования процесса абсорбции
ограничено тем, что в тех случаях, когда степень конверсии велика, изменение расхода
приводит лишь к незначительному изменению
концентрации выходной смеси.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Рябчук, Г. В. Модель массообмена при пузырьковом режиме барботирования / Г. В. Рябчук, С. А. Трусов,
Т. А. Никитенко, О. А. Залипаева // Теоретические основы
химической технологии. – 2002. – Т. 36. – № 6. – C. 604–607.
2. Бояринов, А. И. Методы оптимизации в химической
технологии / А. И. Бояринов, В. В. Кафаров. – М.: Химия,
1974. – 576 с.
3. Автоматическое управление в химической промышленности / под ред. Е. Г. Дудникова. – М.: Химия,
1987. – 334 с.
4. Перов, В. Л. Основы теории автоматического регулирования / В. Л. Перов. – М.: Химия, 1970. – 352 с.
УДК 628.356
Д. А. Милова, А. Б. Голованчиков, В. А. Панов
МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ ДВУХСЛОЙНОГО ОТСТОЙНИКА
Волгоградский государственный технический университет
Рассматривается работа отстойника в двухслойном режиме работы с рециклом, который позволяет увеличить степень очистки воды без увеличения поверхности отстаивания. Предложена методика расчета скорости осаждения и степени улавливания частиц в данном отстойнике.
Ключевые слова: двухслойный отстойник, отстойник с рециклом, скорость осаждения, степень улавливания, время осаждения.
D. A. Milova, A. B. Golovanchikov, V. A. Panov
THE MODELING OF THE BILAYERED SUMP CHAMBER
Volgograd State Technical University
Prospects of bilayered sump chamber with recycle mode which improves the water purification rate without the
increasing of sludging surface. The article presents the calculation methods of the precipitation rate and collection
efficiency for such sump chambers.
Keywords: bilayered sump chamber, sump chamber with recycling mode, precipitation rate, collection efficiency, settling time.