Способ управления тепломассообменным аппаратом
Изобретение относится к способам управления тепломассообменными процессами с использованием аппаратов с плотно или дистанционно-упакованными слоями катализаторов или теплообменных элементов и позволяет повысить эффективность за счет равномерного распределения тепломассообмена по аппарату в целом. Способ заключается в измерении перепада давлений в тепломассообменной зоне, температуры потока на входе и выходе аппарата и определении среднего ее значения, по величине которой и величине перепада давлений определяют и устанавливают время пульсации с начальной частотой не более 50 Гц, по истечении которого частоту увеличивают дискретно каждый раз на 20 - 50 Гц, а при достижении ее значения более 50 Гц устанавливают первоначальную частоту пульсаций и по новым значениям измеряемых параметров определяют новое значение времени пульсаций. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
< ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К А BTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ Изобретение относится к способам управления тепломассообменными процессами и может бьггь использовано в энергетической и нефтехимической промьппленности, где применяются аппараты с плотно или дистанционно упакованными Слоями катализаторов или теплообменных элементов ° Цель изобретения — повышение эффективности за счет равномерного распределения тепломасг обмена по аппарату в целом. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 — зависимость относительного изменения перепада давленич в слое по его длине, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ ПРИ П.(НТ СССР (21) 4340332/31-26 (22) 14.12.88 (46) 30.05.90. Бюл. 1п 20 (71) Алтайский государственный университет (72) В.И.Волков и М.N.Âîëêoâ (53) 66.012-.52(088.8) (56) Аэров М 3. и др. Аппараты со стационарным зернистым слоем, Л.: Химия, 1979, с. 46 ° Авторское свидетельство СССР Ф 1286265, кл. В 01 Л 19/00, 1985. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОМАССООБМЕНН1<Р1 АЛПАРАТОМ (57) Изобретение относится к способам управления тепломассообменными процессами с использованием аппаратов с плотно или дистанционно-упакованными слоями катализаторов или тепло2 обменных элементов и позволяет повысить эффективность за счет равноме-,— ного распределения тепломассообмена по аппарату в целом. Способ заключ;.— ется в измерении перепада давлений в тепломассообменной зоне, гемпературы потока на входе и выходе аппарата и определения среднего ее значения, по величине которой и величине перепада давлений определяют и уст,.навливают время пульсации с начальн.i<< частотой не более 50 Гц, по исгечени:. которого частоту увеличивают д.tc.êð<:òно каждый раз на 20-50 Гц, а при достижении ее значения более 50 Гц устанавливают первоначальную часто гу пульсаций и по новым значениям измеряемых параметров определяют новое значение времени пульсаций. 2 ил. Устройство содержит тепломассообменный аппарат 1 со слоем катализатора или теплообменных элементов, датчики 2 и 3 температуры и 3 и 4 давления потока соответственно на входе и выходе аппарата 1, аналого-цифровые преобразователи 6 — 9, цифровой вычислительный блок 10, цифроаналогов< < i преобразователь 11, усилитель 12 и пульсатар 13 потока. Способ осуществляется следующнмобразом. В потоке, поступающем к слою в аппарате 1, пульсатором 13 создают пу.<.-. сации давления потока в диапазоне о< 0 до 150 Гц. Частоту f, пульсаци<< изменяют дискретно с шагом от 2 д< 1567261 50 Гц. Например, f, =0 Гц, f =30 Гц, f =60 Гц, f =150 Гц. Время Т пульсаций с одинаковой частотой выбирают из условия полной перестройки потока в слое »»осле дискретного изменения частоты и определяют по формуле EL Т= — —, (1) П l0 где E — - пористость слоя; L — длина слоя, м; U — средняя скорость потока, м/ч. Величины F u L известны и вводятся в блок 10 заранее. 15 Для определения средней скорости потока используют показания датчиков 2 и 3 температуры и датчиков 4 и 5 давления потока соответственно на входе и выходе аппарата 1, которые, пре- 20 образуясь в цифровую информацию в преобразователях 6-9, подаются в блок 10. С учетом геометрических и физико-механических характеристик слоя и потока в блоке 10 среднюю скорость потока 25 в слое вычисляют по зависимости Ц=Р(Р, t g,L,d,P,P), (2) где ЬР— перепад давлений на слое в аппарате 1, рассчитанном по 30 данным датчиков 3 и 4, Па; средняя температура потока, рассчитанная по данным датчиков 2 и 3, С; d — диаметр элемента слоя, м; и и — плотность и вязкость потока, заданные при начальной температуре потока, кг/м и с Определив время пульсаций потока на начальной частоте не более 50 Гц, 4р введенной в блок 10 заранее, блок 10 выдает соответствующий сигнал на преобразователь 11. Аналоговый сигнал с преобразователя 11 через усилитель 12 подается на вход пульсатора 13, 45 устанавливающего начальное значение частоты пульсирования потока. Одновременно блок 10 начинает отчет времени пульсирования на этой частоте, по окончании которого он вы- 50 дает команду на увеличение частоты пульсации на (20 — 50) Гц, сравнивая при этом полученную частоту с максимальной частотой 150 Гц. Если окажется, что вновь полученная частота . больше 150 Гц, блок 10 устанавливает на пульсаторе начальную частоту не более 50 Гц, т.е. возвращается к исходной частоте пульсации и опрашивая датчики 2,3,4 и 5, определяет новое значение времени пульсирования на одной частоте. Управление следующим циклом пульсирования происходит аналогично. Выбор числовых значений частот пульсаций определен выявленной существенной зависимостью локального гидравлического сопротивления, измеряемого на размерах, близких к размерам элементов слоя, от частоты пульсаций давления потока генерируемых пульсатором 13 перед слоем. Это видно из фиг. 2, где приведено распределение локального перепада давлений ЬР в произвольной засыпке шариков диаметром d=0,01 м, отнесенного к полному перепаду давлений на всей засыпке Р =400 ПА вдоль одной из образующих слоя .для трех значений частоты f, =17 Гц; Г =40 Гц; fr=72 Гц. Порядковый номер n=1,2 и т.д. соответствует перепаду давлений между 0,04 м и 0,02 м, 0,06 м и 0,04 м и т.д. от на— чала засыпки. Анализ фиг. 2 показывает, что изменение частоты пульсаций давления на величину, большую 20 Гц, приводит к существенному перераспределению локального гидравлического сопротивления. Изменение частоты пульсаций на меньшую величину оказывает более слабое влияние на локальное гидравлическое сопротивление. Поэтому целесообразно изменять частоту пульсаций давления дискретно с шагом более 20 Гц. Кроме того, дискретное изменение частоты пульсаций давления вызывает интенсивную перестройку потока в слое, что благоприятно сказывается на тепломассообмене в целом за счет дополнительного стимулирования турбулентности. С другой стороны, увеличивая шаг дискретности изменения частоты пульсаций давления свь»ше 50 Гц, можно пропустить экстремально различные распределения локального гидравлического сопротивления в слое и получить распределение, довольно близкое к исходному. Влияние частоты пульсаций давления на локальное гидравлическое сопротивление наиболее значительно при изменении частоты пульсаций в диапазоне от 50 до 150 Гц и с повышением частоты пульсаций на входе свыше 150 Ги 5 15 эффект перераспределения локального гидравлического сопротивления в слое уменьшался, что объясняется уходом в зарезонансную область от собственных частот пульсаций потока в элементах слоя. 67261 лью повыпй.ния эффектинноi т ti з» обеспечения равномерности тс пломас -.- обмена по аппарату в целом, до"олни5 тельно измеряют температуру потока на входе и выходе аппарата, с..ределяют среднее ее значение, по ее величине и величине перепад» давления определяют и устанавливают время пульсации с начальной частотой не более 50 Гц, по истечении которого частоту увеличивают дискретно каждый раз на 2050 Гц, а по достижении ее значения с лее 150 Гц устанавливают пернона-ал -.— ную частоту пульсаций и по новым чениям измеряемых параметров ut-.p! 1еляют новое значение времени пуль.-;,ций. Формула изобретения Способ управления тепломассообменным аппаратом путем измерения перепада давлений в тепломассообменной зоне, по величине которого изменяют частоту пульсации давления потока на входе в тепломассообменную зону, о тл и ч а ю шийся тем, что, с це0I ФSd714 Риг Г Составитель А.Хляпов Редактор В.Ковтун Техред Л.Сердюкова Корректор А.0бручар Заказ 1284 , раж 419 Подписное BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открыл иям при ГЕНТ СС(P! 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., . 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Уж ор.»t, yit. Г;, pttt: i, 0 
