Способ управления тепло-массообменным процессом

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ I 59242I

Союз Советских

Социалистических

Республик

Я Г1 г (61) Дополнительное к авт, свид-ву— (22) Заявлено 01.07.76 (21) 2380411/23-26 (51) М.Кл. В 01D 3/42 с присоединением заявки №вЂ”

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений . - и открытий (23) Приоритет— (43) Опубликовано 15.02,78. Бюллетень № 6 (45) Дата опубликования описания 18.04.78 (53) УДК 66.012-52 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Ю. И. Дубров, В, М, Гуляев и И. М. Ханин

Днепропетровский химико-технологический институт им. Ф. Э. Дзержинского (71) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫМ

ПРОЦЕССОМ

Изобретение относится к способу автоматического управления процессом тепло- и маасообмена, применяемому в,неорганичеакой химии, в частности;в управлении ректификацией, абсорбцией, в коксохимичеакой, химической, нефтеперерабатьовающей и пищевой промышленностях И).

Наиболее эффективньвми и перспективными процессами, приводящими к и нтенсификации тепломассообмена .в химичеакой alIIlIIapaтуре, являются процессы, осуществляемые в тонких жидких слоях и пленках.

Эффекти|вность процессов, протекающих в

ToIHiKHx жидких пленках, определяется равномерностью расгеределения этой пленки по поверхности насадки.

Известен способ а втоматичеакого упра вления процессом ректификации, B котором путем изменения расхода дистиллята в за висимости от состава продукта на контрolJIblной тарелке,регулируется расход пара, в зави симссти от суммы cHIIHBJIQB,ñooòíoøeíèÿ расход ди стиллята — расход пара и соста|ва сырья.

Известный способ можно применить также для автоматичеокого управления процес сом теплома асообмена, протекающем в аппарате с плоскспараллельной насадкой. Например, при абсорбции бензольных угле водо родов из коксового газа мажино ввести коррекцию подачи поглотительного ма|сла по соотношению

2 расходов газ — масло и содержания бензоль ных углеводородов в уходящем поглотительHwI ма.сле.

Однако степень насыщения поглотительного масла бензольными углево до ро дами зависит не только от соотношений расходов и физических свойств контактирующих реагентов, но и от поверхности их конта кта, которая зависит от конструкции аппарата и каче1р ства орошения.

Целью изобретения я вляет ся оптимизация процесса тепломаасообмена .путем улучшения равномерности Орошения пластин плоакопараллельной насадки.

15 Для этого регулируют угол, об разова нный плоскостью насадки и плоскостью, проходящей через ось продольной щели и ось горизонтальной трубки щелевого оросителя, в зависимости от расхода поглотительного масла, 2п по ступающего .на ороситель.

На чертеже показа на схема реализации способа управления теплом аосообменным процессом.

С|пособ осуществляется следующим обра25 зом.

Измеряются основные параметры входных и выходных потоков, а именно количество входящего в аппарат каменноугольного масла с помощью датчика 1 и коксового газа с помощью датчика 2, процентное содержание в

592421

3 выходящем каменноугольном масле бонзольных углеводородов с помощью датчика 3.

Сигналы, пропорциональные изиеряемым расхадам поглотительного масла и коксового Iaза, поступают на вторичные приборы 4 и 5, для регистрации и на,регулятор соотношения б. Регулирование расхода поглотительного масла осуществляется изменением расхода масла при помощи исполнительного механизма 7, до тех пор пока не исчезнет рассогласование между заданным значением соотношения поглотительного масла и газа и его текущим значениеум.

Сигнал, пропорциональный изменению содержания углеводородов, поступает .на вторичный прибор 8.

Управление распределением поглотительного масла по поверхности плоскопараллельной,насадки осуществляется следующим образомм.

Сигнал, пропорциональный изменению расхода поглотительного масла, со BTopHi%HQго прибора 5 поступает на регулятор 9 расхода. После регулятора расход а уцравляющий сигнал поступает на блок 10, где о н умножается íà постоя н ный коэффициент К и поступает на исполнительные McxBIHизмы 11.

Исполнительные механизмы 11 осуществляют поворот оросителя на определенный угол а, пропорциональный подан ному сигналу. Ороситель состоит из ряда горизонтальных трубок 12 с продольной щелью 13, которые прилегают вплотную с обеих сторожи пластичны насадки 14 в верхней ее части так, что плоскость, проходящая через ось продольной щели и ось горизонтальной трубки, образует с плоскостью насадки острый угол а.

3а счет управления изменением угла а добиваются равномерного орошения плоокопа раллельной насадки, т. е. плоская струя попадает на нее под малым углом и за счет этого не отражается в аиде струй и брызг.

Для того чтобы показать lIItpBIBQIMcpHocTb применения предлагаемого способа, рассмотрим задачу î cTðóéíoì течении тя?келой?Kèäкости через отверстие пря моугольного сечения.

Предполагается, что струя ?кидко сти, Нопалая на поверхность п»OCI<0HBpB;Isfe»I,пой насадки, должна образо вывать пленку ламиHBipHo отекающей жидкости без 00pB30IBBIHHH отраженных струй и капель, а для этого угол а дол?кен быть минимальным.

При струйном движении жидкости значение имеют свойства инерции и весомости, которые характеризуются з|начением плотности р и ускорения силы тяжести q.

Вес жидкости Q, вытекающей через задан:ное отверстие в единицу времени, может быть функцией параметров

Q=fj — î q, h), Ь

l, где h — напор.

Известна зависимость, полученная с помощью теории размерности

/2 у %

5 откуда объемная скорость о пределится как 2 t P q h fd)

1, 10 где d — удельный вес.

Линейная ско|рость истечения у — /2 / %

V—

d.b 1

Функцию f (— ) можно определить опыт) ным путем, наблюдая течение через прямоугольное овверстие различной ширины — b, 20 Ho c DocTORHIHой P, HHoÉ 1.

Получена следующая зависимость: р, %,%

25 Я, яп2а (1) где SI — дальность полета струй без соударения с плоскостью насадки. Подставляя вме30 сто 5, (1) расстояние S от центра оросителя до по верхности насадки, определим оптимальный угол а как

S q а = 0,5 агсып (2) — р q h

d.Ь l

35 а=К Q .

В диапазоне измвнения переменной 62 эту

50 функцию с достаточной точностью можно аппроксимировать линейной BBâècèìoñYüþ.

Формула изобретения

Способ управления тепломассообменным процессом, в массообмен ных аппаратах с пулсакопараллельной .насадкой и щелевым оросителем, путем изменения расхода поглотительного масла в за|висимости от соотноше50 ния расход газа — расход поглотительного масла, отличающийся тем, что, с целью оптимизации процесса путем улучшения равномерности орошения пластин плоскопараллельной насадки, регулируют угол, образо55 ванный плоскостью насаДки и плоскостыоу

Одна,ко строить сложное вычислительное у стройство дл я вычисления функции (2) с

40 целью в ведения постоян ной коррекции угла а неоправдаHtHQ сложно и до|рого. Достаточно просто в вести некоторый коэффициент пропорциональности К и экспериментально или на 0GHolBBHHH численного решения (2)

45 для заданных условий построить функцию вида

592421

IYQCflr>

Составитель Т. Чулкова

Текрсд А. Камышникова

Корректоры: Л. Котова и 3. Тарасова

Редактор О. Торгашева

Подписное

Изд, ¹ 272 Тираж 947

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 1772

МОТ, Загорский филиал

5 проходящей через ось продольной щели и ось горизонтальной трубки оросителя, в зависимости от расхода поглотительного масла, поступающего на ороситель.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 500805, кл. В 01D 3/42, 1974.