автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Моделирование процесса фильтрования зернистыми слоями газовых гетерогенных систем с твердой дисперсной фазой

СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИИ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОСОБЕННОСТИ МАТЕМАТИЧЕСКОЕО МОДЕЛИРОВАНИЯ ФИЛЬТРОВАНИЯ ГАЗОВЫХ ГЕТЕРОГЕННЫХ СИСТЕМ С ТВЕРДОЙ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗОЙ ЗЕРНИСТЫМИ СЛОЯМИ.

1.1.Анализ современных способов фильтрования пылегазовых потоков и их аппаратурное обеспечение.

1.2. Основные свойства моделируемого объекта.

1.2.1.Модели структур реальных зернистых слоев.

1.2.2. Моделирование механизмов осаждения частиц дисперсной фазы в зернистых слоях.

1.3. Математические модели глубинного фильтрования гетерогенных технологических сред зернистыми слоями.

1.4. Выводы и постановка задачи исследования.

2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ГЛУБИННОГО ФИЛЬТРОВАНИЯ СЛАБОКОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ВЫСОКО ДИСПЕРСНЫХ АЭРОЗОЛЕЙ

С ТВЕРДОЙ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗОЙ ЗЕРНИСТЫМИ СЛОЯМИ.

2.1. Математическая модель фильтрования высокодисперсных аэрозолей зернистыми слоями при линейном характере изменения коэффициента уноса.

2.1.1. Синтез математической модели.

2.1.2. Анализ математической модели.

2.1.2.1. Аналитическое решение системы уравнений с постоянными коэффициентами.

2.1.2.2. Анализ адекватности модели.

2.1.3. Синтез математической модели с модифицированными граничными условиями.

2.1.4. Анализ математической модели.

2.1.4.1. Построение модели разностной схемы и решение системы уравнений.

2.1.4.2. Анализ адекватности модели.

2.2. Математические модели глубинного фильтрования слабоконцентрированных высокодисперсных аэрозолей при нелинейных законах изменения коэффициента уноса.

2.2.1. Синтез математических моделей.

2.2.2. Построение моделей разностных схем и решение систем уравнений.

2.2.3. Анализ адекватности моделей.

2.3. Выводы.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МОДЕЛИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

3.1. Планирование и проведение экспериментов.

3.2. Экспериментальная модель анализа физико-механических свойств исследуемых пылей.

3.3. Анализ экспериментальных данных.

3.3.1. Математическая модель определения предельного значения порозности фильтрующего зернистого слоя для аэрозолей из керамического пигмента ВК-112.

3.3.2. Адекватность предлагаемой математической модели.

3.4. Выводы.

4. ПАКЕТ ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ И ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.

4.1. Особенности и специфика расчета.

4.2. Описание программного обеспечения.

4.3. Работа с пакетом прикладных программ.

4.4. Промышленный эксперимент по расчету зернистых фильтров.

4.5. Модели построения инженерных номограмм к математическим моделям фильтрования.

4.6. Перспективные решения фильтров на основе полученных результатов.

4.7. Оценка надежности и долговечности конструктивных решений и рекомендуемых аппаратов.

4.8. Перспективы реализации полученных результатов.

Выполненная работа посвящена решению важной проблемы - разработке новой математической модели, метода расчета и аппаратурного оформления процесса фильтрования слабоконцентрированных высоко дисперсных аэрозолей (ВДА) зернистыми слоями для обеспечения надежной защиты окружающей среды от токсичных и дефицитных пылевых выбросов.

Актуальность темы. Высокопроизводительные системы, интенсификация технологических процессов и концентрация оборудования обуславливают высокое пылевыделение в производственные помещения и окружающую среду. Концентрации аэрозолей, выбрасываемых в атмосферу, многократно превышает предельно допустимые нормы. С пылью теряется не только дорогостоящее сырье, но и создаются условия для токсикологического поражения человека. Особенно опасны для органов дыхания аэрозоли с размерами пылевых частиц от 0,01 до 1,0 мкм. Пыли, содержащие свободную или связанную кремниевую кислоту, губительно действуют на легкие. Особую опасность представляют радиоактивные аэрозоли, образующиеся в атомной промышленности. Многие процессы пищевой промышленности отличаются высоким пылевыделением. При производстве минеральных удобрений, обжиге пирита при получении серной кислоты, при проведении технологических процессов в строительной индустрии, производстве порошкового молока, полуфабрикатов кондитерской промышленности, переработке подсолнечника с пылью теряется большое количество исходного сырья и конечного продукта. С каждым годом эти факторы обостряют экологическую ситуацию и приводят к значительным потерям ценного продукта.

Используемое очистное оборудование не соответствует задачам современных условий производства и безопасности жизнедеятельности человека. В связи с этим уделяется большое внимание процессам разделения газовых гетерогенных систем с твердой дисперсной фазой, разработке и изучению новых систем пылеулавливания.

Наиболее распространенный способ удаления частиц из запыленных газовых потоков - фильтрование. Особое место среди газоочистного оборудования занимают зернистые фильтровальные перегородки, совмещающие возможность высокоэффективной санитарной и технологической очистки запыленных газовых потоков.

Зернистые слои позволяют улавливать мелкодисперсные пылевые частицы, обеспечивают высокую степень разделения, обладают прочностью и термостойкостью в сочетании с хорошей проницаемостью, коррозионностойкостью, возможностью регенерации различными способами, способностью противостоять резким изменениям давления, отсутствием электрокапиллярных явлений, позволяют обеспечить не только предельно допустимые выбросы (ПДВ) в атмосферу, но и утилизовать уловленную пыль [62]. В настоящее время для очистки аэрозолей используют следующие типы зернистых слоев: 1) неподвижные, свободно насыпанные или уложенные определенным образом гранулированные материалы; 2) периодически или непрерывно перемещающиеся материалы;

3) зернистые материалы со связанной структурой слоя (спеченные или спрессованные порошки металлов, стекла, пористые керамика, пластмасса и др.);

4) псевдоожиженные гранулы или порошки.

Единственным методом, позволяющим улавливать субмикронные частицы с эффективностью > 99,9 %, является фильтрация глубинным зернистым слоем [20], где в качестве фильтровальной перегородки используют мелкий щебень, песок, кокс или другой зернистый материал. Установки с глубинным зернистым слоем нашли практическое применение для улавливания радиоактивных аэрозолей, стерилизации воздуха [20].

Однако закономерности процесса фильтрования ВДА изучены недостаточно. Современный уровень развития средств вычислительной техники дает возможность широкого применения информационных технологий на базе использования математического аппарата и автоматизированных систем, которые позволяют существенно повысить эффективность эксплуатации оборудования, сократить сроки этапов, предшествующих эксплуатации.

Особый интерес представляет анализ гидродинамических особенностей и кинетики фильтрования ВДА зернистыми слоями, математическое описание такого процесса и создание на его основе метода расчета для определения рационального режима эксплуатации существующего очистного оборудования, времени выработки и частоты регенерации зернистого слоя, возможности автоматизированного управления процессом фильтрования.

Таким образом, широкое распространение, а также высокий уровень развития средств вычислительной техники и автоматизированных систем управления с одной стороны и специфические особенности оборудования и процессов фильтрования газовых гетерогенных систем с твердой дисперсной фазой с другой, обуславливают актуальность проблемы создания и совершенствования математического описания таких процессов.

Цель работы - математическое моделирование процесса и разработка на этой основе метода расчета и усовершенствование аппаратурного оформления разделения запыленных газовых потоков зернистыми слоями. Средством достижения поставленных задач является анализ процесса фильтрования ВДА зернистыми слоями, синтез математической модели и ее вариантных модификаций, аналитическое, численное и экспериментальное исследование полученных зависимостей, разработка методики расчета промышленных фильтров и пакета программ для ее реализации, создание унифицированных лабораторных стендов и опытно-промышленных установок, разработка конкретных аппаратурных решений для процесса очистки газовых выбросов.

Научная новизна работы состоит в следующем:

- разработана математическая модель и ее вариантные модификации для анализа процесса разделения ВДА в стационарных зернистых слоях при постоянной скорости фильтрования с закупориванием пор и с учетом диффузионного механизма осаждения;

- получено и экспериментально апробировано аналитическое решение системы уравнений математической модели при линейном законе изменения порозности зернистого слоя;

- на основе разработанной модели предложен и численно реализован комплекс математических моделей для различных законов изменения порозно-сти зернистого слоя;

- впервые исследованы физико-механические свойства ряда промышленных пылей и технологических порошков, предложено уравнение расчета значения предельной порозности зернистого слоя для соответствующих пылей.;

- предложены модели построения инженерных номограмм для оценки и прогнозирования перепада давлений в зернистом слое, определения режимов движения пылегазового потока в каналах зернистого слоя и прогнозирования общих и фракционных коэффициентов проскока;

- на основе разработанной модели предложен метод расчета процесса фильтрования и реализующий его пакет программ, дающий возможность определять рациональные режимы работы глубинных зернистых фильтров и их конструктивные размеры.

На защиту выносятся:

- математическая модель и ее вариантные модификации для анализа, расчета и прогнозирования процесса фильтрования ВДА зернистыми слоями;

- методики и результаты экспериментального определения параметров математической модели процесса фильтрования ВДА зернистыми слоями;

- метод расчета глубинных фильтров для ВДА и пакет оригинальных программ для реализации этого метода;

- новое конструктивное решение аппарата для высокоэффективной очистки запыленных газов методом осаждения в центробежном поле с последующим фильтрованием через зернистый слой на основе результатов моделирования процесса.

Практическая ценность диссертации. Разработан новый метод расчета зернистых фильтров и реализующий его пакет программ. Алгоритм предложенного метода расчета применяется в промышленности при проектировании конструкций зернистых фильтров и для определения рациональных режимов эксплуатации работающих аппаратов. Применение в промышленности фильтрциклона (патент РФ № 2150988) позволило осуществить высокоэффективную очистку промышленных пылегазовых потоков. Разработаны принятые промышленными предприятиями рекомендации по усовершенствованию процесса фильтрования газовых гетерогенных систем с твердой дисперсной фазой зернистыми слоями. Отдельные результаты работы используются в учебном процессе (лекции, практические занятия, курсовое проектирование) при изложении курсов "Процессы и аппараты химической технологии", "Процессы и аппараты пищевой технологии" в ВГТА.

Апробация работы.

Материалы диссертации доложены и обсуждены:

- на Международной конференции (XIV Научные чтения) "Промышленность стройматериалов и стройиндустрия, энерго- и ресурсосбережение в условиях рыночных отношений", г. Белгород, 6-9 октября 1997 г.;

- на Международной научно-технической конференции "Теория и практика фильтрования", г. Иваново, 21-24 сентября 1998 г.;

- на II и IV Международных симпозиумах студентов, аспирантов и молодых ученых "Техника и технология экологически чистых производств" (ЮНЕСКО) г. Москва, 13-14 мая 1998 г., 16-17 мая 2000 г.

- на Международной научно-технической конференции "Газоочистка 98: Экология и технология", Хургада (Египет), 12-21 ноября 1998;

- на Международной научно-практической конференции "Охрана атмосферного воздуха: системы мониторинга и защиты", Пенза, 28-30 мая 2000;

- на Шестых академических чтениях "Современные проблемы строительного материаловедения" (РААСА), Иваново, 7-9 июня 2000;

- на Научных чтениях "Белые ночи-2000" Международного экологического симпозиума "Перспективные информационные технологии и проблемы управления рисками на пороге нового тысячелетия", Санкт-Петербург, 1-3 июня 2000 г.

- на российско-китайском Научно-практическом семинаре "Современная техника и технологии машиностроительного комплекса: оборудование, ма

11 териалы, экология производства и эксплуатации", Пекин (KEP), 7-14 декабря 2000 г.

- на XXXVI, XXXVII и XXXVIII отчетных научных конференциях ВГТА за 1997, 1998 и 1999 гг., Воронеж, март 1998, 1999, 2000 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 27 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка использованных источников из 156 наименований и приложений. Работа изложена на 175 стр. машинописного текста и содержит 38 рисунков, 15 таблиц, 4 блок-схемы и 9 приложений.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

Обобщая выполненные исследования в сочетании с экспериментальными результатами, полученными в лабораторных и производственных условиях на реальных высокодисперсных пылегазовых потоках, можно заключить:

1. Разработана и проанализирована новая математическая модель, представляющая собой систему нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных, описывающая процесс разделения высокодисперсных аэрозолей в стационарных зернистых слоях при постоянной скорости фильтрования, закупоривании пор и с учетом диффузионного механизма осаждения. Получено аналитическое решение системы уравнений модели, позволяющие описать кинетические закономерности и определить параметры процесса фильтрования в различные моменты времени.

2. Разработан алгоритм расчета коэффициентов массоотдачи, с учетом режимов движения пылегазового потока в каналах зернистого слоя.

3. На основе разработанной модели предложена, численно реализована и проанализирована модель с модифицированными граничными условиями.

4. Разработаны, численно реализованы и проанализированы оригинальные модификации основной математической модели процесса фильтрования ВДА зернистыми слоями при различных законах изменения порозности.

5. На реальных пылегазовых потоках в лабораторных и производственных условиях экспериментально исследован процесс разделения газовых гетерогенных систем с твердой дисперсной фазой насыпными зернистыми слоями. На основе экспериментов предложено уравнение регрессии для расчета значения предельной порозности зернистого слоя при фильтровании ряда промышленных пыл ей.

6. Предложены инженерные номограммы для определения режимов движения пылегазового потока в каналах зернистого слоя, его гидравлического сопротивления, оценки и прогнозирования общих и фракционных коэффициентов проскока.

7. На основе разработанной математической модели предложен метод расчета, позволяющий определять рациональные режимы работы глубинных зернистых фильтров и их конструктивные размеры. Создан пакет прикладных программ для расчета промышленных фильтров.

8. Разработан комплексный метод дисперсного анализа пыли, включающий в себя применение квазивиртуального каскадного импактора НИИОГАЗ и растровой электронной микроскопии, позволивший впервые получить достаточно представительные данные по дисперсному составу пыли керамических пигментов и оценить форму частиц дисперсной фазы в пылегазовом потоке.

9. Разработано, защищено патентом РФ (приложение 3) и апробировано новое конструктивное решение аппарата для высокоэффективной очистки газовых гетерогенных систем с твердой дисперсной фазой, сочетающее инерционное осаждение и фильтрование через вращающийся металлокерамический элемент.

Полученные результаты внедрены:

- на ОАО "Семилукский огнеупорный завод" (приложение 4) при модернизации действующих и создании новых систем и аппаратов для улавливания пыли из отходящих технологических газов и аспирационных выбросов (пневмотранспорт глинозема из силосных башен в бункера, аспирационные выбросы от пересыпных устройств, дозаторов, мешалок, шаровых и трубомельниц, технологические газы после сушильных барабанов, вращающихся и шахтных печей и т.д.), для расчета и прогнозирования эффективности фильтрующих устройств и при выборе оптимальной области их эксплуатации, для организации представительного отбора пылегазовых проб и внедрения новейших способов экспресс-анализа дисперсного состава пылей и порошков промышленного происхождения;

- в цехах ЗАО ПКФ "Воронежский керамический завод" (приложение 5) при расчете высокоэффективных систем и аппаратов для пылеулавливания, а также при использовании оригинальных, защищенных патентами РФ, конст

141 руктивных решений комбинированных пылеуловителей при "сухом" способе производства керамических пигментов и красок;

- при разработке рекомендаций отраслевым НИИ (НИИОГАЗ, НИФХИ им. Л.Я. Карпова, предприятиям НПФ "Газоочистка" - Москва; НИПИОТСТРОМ -Новороссийск), проектным организациям (Санкт-Петербургский институт огнеупоров);

- при изложении лекционных курсов, проведении практических занятий, выполнении домашних заданий, курсовых проектов и расчетно-графических работ, выполнении НИР по линии СНО и при подготовке научных кадров по линии аспирантуры, в учебной практике кафедр "Процессы и аппараты химических и пищевых производств", "Промышленной энергетики", "Машины и аппараты пищевых производств" Воронежской государственной технологической академии (приложение 6).

1. Адлер Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю.П. Адлер, Е.В. Маркова, Ю.В. Грановский. М.: Наука, 1971. - 283 с.

2. Андрианов Е.И. Устройство для определения слипаемости тонкодисперсных материалов / Е.И. Андрианов, А.Д. Зимон, С.С. Янковский // Заводская лаборатория. 1972. - № 3. - С. 375 - 376.

3. Аэров М.Э. Гидравлические и тепловые основы работы аппаратов со стационарным и кипящим зернистым слоем / М.Э. Аэров, О.М. Тодес. Л.: Химия, 1968.- 512 с.

4. Аэров М.Э. Аппараты со стационарным зернистым слоем / М.Э. Аэров, О.М. Тодес, Д.А. Наринский. Л.: Химия, 1979. - 176 с.

5. Балтренас П. Методы и приборы контроля запыленности техносферы / П. Балтренас, Ю. Кауналис. Вильнюс: Техника, 1994. - 207 с.

6. Балтренас П. Зернистые фильтры для очистки воздуха от быстрослипающейся пыли / П. Балтренас, А. Прохоров. Вильнюс: Техника, 1991. - 44 с.

7. Балтренас П. Воздухоочистные зернистые фильтры / П. Балтренас, А. Спруогис, Ю.В. Красовицкий. Вильнюс: Техника, 1998. - 240 с.

8. Бахвалов H.C. Численные методы. М.: Наука, 1975. - 368 с.

9. Берд Р. Явления переноса / Р. Берд, В. Стьюарт, Е. Лайтфут / Пер. с англ.; H.H. Кулакова, B.C. Круглова; Под ред. акад. АН СССР Н.М. Жаворонкова и чл.-корр. АН СССР В.А. Малюсова. М.: Химия, 1974. - 688 с.

10. Блох JI.C. Практическая номография. М.: Высшая школа, 1971. - 328 с.

11. Боришанский В.М. Сопротивление при движении воздуха через слой шаров. В кн.: Вопросы аэродинамики и теплопередачи в котельно-топочных процессах / Под ред. Г.Ф. Кнорре. - M.-JL: Госэнергоиздат, 1958. - С. 290-298.

12. Бретшнаидер Б. Охрана воздушного бассейна от загрязнений / Б. Бретшнаидер, И. Курфюрст. JL: Химия, 1989. - 288 с.

13. Броуновское движение. JL: ОНТИ, 1936.

14. Вальдберг А.Ю. Теоретические основы охраны атмосферного воздуха от загрязнения промышленными аэрозолями: Учебное пособие / А.Ю. Вальдберг, J1.M. Исянов, Ю.И. Яламов. Санкт-Петербург: СпбТИ ЦБП, 1993. - 235 с.

15. Викторов М.М. Методы вычисления физико-химических величин и прикладные расчеты. JL: Химия, 1977. - 360 с.

16. Витков Г.А. Гидравлическое сопротивление и тепломассообмен / Г.А. Витков, Л.П. Холпанов, С.Н. Шерстнев М.: Наука, 1994. - 280 с.

17. Высокоэффективная очистка воздуха / Под ред. П. Уайта, С. Смита. -М.: Атомиздат, 1967. 312 с.

18. Газоочистное оборудование: Каталог. М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1988.- 120 с.

19. Годунов С.К. Разностные схемы / С.К. Годунов, B.C. Рябенький. М.: Наука, 1977. - 440 с.

20. Гордон Г.М. Контроль пылеулавливающих установок / Г.М. Гордон, И.Л. Пейсахов. М.: Металлургиздат, 1951. - 171 с.

21. ГОСТ 17.2.4.01-84. Охрана природы. Атмосфера. Термины и определения контроля загрязнения. М.: Изд-во стандартов, 1984. 28 с.

22. ГОСТ 17.2.4.02-81. Охрана природы. Атмосфера. Общие требования к методам определения загрязняющих веществ. М.: Изд-во стандартов, 1982. 56 с.

23. ГОСТ 17.2.4.06-90. Охрана природы. Атмосфера. Методы определения скорости и расхода газопылевых потоков, отходящих от стационарных источников загрязнения. М.: Изд-во стандартов, 1991. - 18 с.

24. ГОСТ 17.2.4.07-90. Охрана природы. Атмосфера. Методы определения давления и температуры газопылевых потоков, отходящих от стационарных источников загрязнения. М.: Изд-во стандартов, 1991. - 45 с.

25. ГОСТ 17.2.4.08-90. Охрана природы. Атмосфера. Методы определения влажности газопылевых потоков, отходящих от стационарных источников загрязнения. М.: Изд-во стандартов, 1991. - 36 с.

26. ГОСТ 21119.5-75. Красители органические и пигменты неорганические. Метод определения плотности. М.: Изд-во стандартов, 1976. - 14 с.

27. ГОСТ 21119.6-92. Общие методы испытаний пигментов и наполнителей. Определение уплотненного объема, кажущейся плотности пыли, уплотнения и насыпного объема. М.: Изд-во стандартов, 1993. - 12 с.

28. ГОСТ Р 50820-95. Оборудование газоочистное и пылеулавливающее. Методы определения запыленности газопылевых потоков. М.: Изд-во стандартов, 1996. - 34 с.

29. Гоулдстейн Дж. Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ: В 2-х томах / Дж. Гоулдстейн, Д. Ньюбери, П. Эчлин и др.; Пер. с англ. М.: Мир, 1984. - 246 с.

30. Градус Л.Я. Руководство по дисперсному анализу методом микроскопирования. М.: Химия, 1979. - 232 с.

31. Грин X. Аэрозоли Пыли, дымы и туманы / X. Грин, В. Лейн; Пер. с англ. - М.: Химия, 1969. - 428 с.

32. Дуров B.B. Проблема надежности пылеулавливающего оборудования // Цемент. 1985. - № 9. - С. 4-5,16.

33. Дуров В.В. Задача автоматизированного исследования эксплуатационной надежности пылеулавливающего оборудования / В.В. Дуров, A.A. Доценко, П.В. Чартий // Тр. НИПИОТСТРОМа. Новороссийск, 1987. - С. 3-7.

34. Дуров В.В. Метод автоматического исследования эксплуатационной надежности пылеулавливающего оборудования / В.В. Дуров, A.A. Доценко, П.В. Чартий // Тезисы докл. VI Всесоюзного совещ. Техническая диагностика. -Ростов н/Д, 1987. С. 185.

35. Жаворонков Н.М. Гидравлические основы скрубберного процесса и теплопередача в скрубберах. М.: Советская наука, 1944. - 224 с.

36. Жуховицкий A.A. // A.A. Жуховицкий, Я.JI. Забежинский, А.Н. Тихонов // Журн. физ. химии. -1964. Т. 28, вып. 10.

37. Зимон А.Д. Адгезия пыли и порошков. М.: Химия, 1976. - 432 с.

38. Зимон А.Д. Аутогезия сыпучих материалов / А.Д. Зимон, Е.И. Андрианов. М.: Металлургия, 1978. - 288 с.

39. Зотов А.П. Исследование массоотдачи в стационарных зернистых слоях при больших диффузионных числах Прандтля: Дис. канд. техн. наук. -Воронеж, 1981. 139 с.

40. Зотов А.П. Исследование массоотдачи в неподвижных зернистых слоях при ламинарном режиме движения / А.П. Зотов, Т.С. Корниенко, М.Х. Кишиневский // ЖПХ. 1980. - Т. 53, № 6. - С. 1307-1310.

41. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Машиностроение, 1975. - 560 с.

42. Известия ВУЗов. Химия и химическая технология. 1981. - Т. 14, № 4. - С. 509.

43. Каталог газоочистного оборудования: Методическое пособие. СПб., 1997.-231 с.

44. Каталог завершенных и перспективных разработок. Новороссийск: НИПИОТСТРОМ, 1987. - 67 с.

45. Кафаров В.В. Математическое моделирование основных процессов химических производств /В.В. Кафаров, М.Б. Глебов. М.: Высшая школа, 1991. - 400 с.

46. Кейс Д. Конвективный тепло-массообмен. М.: Энергия, 1971. - 354 с.

47. Кирсанова Н.С. Новые исследования в области центробежной сепарации пыли // Обзорная информация. Сер. ХМ-14 "Промышленная и санитарная очистка газов". М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1989. - 40 с.

48. Кишиневский М.Х. Осаждение высоко дисперсных частиц аэрозоля из турбулентной среды / М.Х. Кишиневский, Т.С. Корниенко, А.М. Голиков // ЖПХ. 1988. - № 5. - С. 1164 - 1166.

49. Кишиневский М.Х. Влияние начального участка на массоотдачу при ламинарном режиме движения и больших числах Шмидта / М.Х. Кишиневский, Т.С. Корниенко, А.П. Зотов // Библиографический указатель "Депонированные рукописи". ВИНИТИ, 1979. - № 6, б/о 240.

50. Кишиневский М.Х. Явления переноса. Воронеж: ВТИ, 1975. - 114 с.

51. Клименко А.П. Методы и приборы для измерения концентрации пыли. -М.: Химия, 1978.-208 с.

52. Комплексный метод определения дисперсности пыли в пылегазовом потоке / С.Ю. Панов, В.А. Горемыкин, Ю.В. Красовицкий, М.К. Аль-Кудах, Е.В. Архангельская // Инженерная защита окружающей среды: Сб. науч. тр. междунар. конф. М.: МГУИЭ, 1999. - С. 97-98.

53. Корниенко Т.С. Массоотдача в зернистых слоях при турбулентном режиме движения и 8с » 1 / Т.С. Корниенко, М.Х. Кишиневский, А.П. Зотов // Библиографический указатель "Депонированные рукописи". ВИНИТИ, 1979. -№ 6, б/о 250.

54. Корниенко Т.С. Массоотдача в неподвижных зернистых слоях при больших числах Прандтля / Т.С. Корниенко, М.Х. Кишиневский // ЖПХ. 1978. -Т. 51, вып. 7. - С. 1602-1605.

55. Коузов П.А. Основы анализа дисперсного состава промышленных пыл ей и измельченных материалов. Л.: Химия, 1987. - 264 с.

56. Коузов П.А. Методы определения физико-химических свойств промышленных пылей / П.А. Коузов, Л .Я. Скрябина. Л.: Химия, 1983. - 143 с.

57. Красовицкий Ю.В. Обеспыливание промышленных газов в огнеупорном производстве / Ю.В. Красовицкий, П.Б. Балтренас, В.И. Энтин, Н.М. Анжеуров, В.Ф. Бабкин. Вильнюс: Техника, 1996. - 364 с.

58. Красовицкий Ю.В. Обеспыливание газов зернистыми слоями / Ю.В. Красовицкий, В.В. Дуров. М.: Химия, 1991. - 192 с.

59. Красовицкий Ю.В. Разделение аэрозолей фильтрованием при постоянной скорости процесса и постепенном закупоривании пор перегородки // Ю.В. Красовицкий, В.А. Жужиков, К.А. Красовицкая, В .Я. Лыгина // Химическая промышленность. 1974. - № 4.

60. К теории и расчету слоевого фильтра / В.А. Успенский, О.Х. Вивденко, А.Н. Подолянко, В.А. Шарапов // Инж.-физ. журн. 1974. - Т. XXVII, № 4. - С. 740-742.

61. Курочкина М.И. Удельная поверхность дисперсных материалов: Теория и расчет / М.И. Курочкина, В.Д. Лунев; Под ред. чл.-кор. АН СССР П.Г. Романкова. Л.:Изд-во Ленингр. ун-та, 1980. - 140 с.

62. Лев Е.С. Фильтрация газа через слой сыпучего материала / в кн. Вопросы аэродинамики и теплопередачи в котельно-топочных процессах; Под ред. Г.Ф. Кнорре. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1958. - С. 241-251.

63. Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика. М.: Наука, 1952. - 537 с.

64. Лыгина В.Я. Исследование некоторых закономерностей разделения газовых гетерогенных систем с твердой дисперсной фазой зернистыми фильтровальными перегородками: Дис. канд. техн. наук. Волгогр. политехи, ин-т, 1975.- 175 с.

65. Мазус М.Г. Фильтры для улавливания промышленных пылей / М.Г. Мазус, А.Д. Мальгин, M.J1. Моргулис. М.: Машиностроение, 1985. - 240 с.

66. Мазус М.Г. Тканевые фильтры. М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ,1974. 68 с. (Сер. ХМ-14 Промышленная и санитарная очистка газов. Обзорная информация.)

67. Медников Е.П. Вихревые пылеуловители. М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ,1975. 44 с. (Сер. ХМ-14 Промышленная и санитарная очистка газов. Обзорная информация.)

68. Медников Е.П. Турбулентный перенос и осаждение аэрозолей. М.: Наука, 1981. - 176 с.

69. Мелешкин М.Т. Экономика и окружающая среда взаимодействие и управление / М.Т. Мелешкин, А.П. Зайцев, К. А. Маринов. - М.: Экономика, 1979. - 96 с.

70. Методика определения дисперсного состава пыли с помощью каскадного импактора с плоскими ступенями. М.: НИИОГАЗ, 1997. - 18 с.

71. Методика определения дисперсного состава пыли с помощью квазивиртуального каскадного импактора. М.: НИИОГАЗ, 1997. - 18 с.

72. Минц Д.М. Теоретические основы технологии очистки воды. М.: Энергия, 1964. - 238 с.

73. Минц Д.М. Гидравлика зернистых материалов / Д.М. Минц, С.А. Шуберт. М.: Министерство коммунального хозяйства РСФСР, 1955. - 174 с.

74. Муллокандов Р.Н. Гидравлическое сопротивление слоя сферических частиц при изотермическом и неизотермическом воздушном потоке // Журн. физ. химии. 1948. - Т. 21, вып. 8. - С. 1051-1062.

75. Описание изобретения к патенту Российской Федерации RU 2150988 С1, МКИ 7 В 01D 50/00, В 04 С 9/00. Циклон-фильтр для очистки запыленных газов / А.П. Зотов, Ю.В. Красовицкий, В.И. Ряжских, Е.А. Шипилова. Опубл. 20.06.2000, Бюл. № 17.

76. Определение дисперсности пыли керамических пигментов в пылегазовом потоке / В.А. Горемыкин, Ю.В. Красовицкий, Б.Л. Агапов,

77. С.Ю. Панов, M.K. Аль-Кудах, Е.А. Шнпнлова // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 1999. - № 5. - С. 28 - 30.

78. Панов С.Ю. Разработка способа сухой тонкой очистки аспирационных выбросов от пыли при производстве керамических пигментов по энергосберегающей технологии: Дис. канд. техн. наук. Иван, хим.-технолог. академия, 1999. - 198 с.

79. Пасконов В.М. Численное моделирование процессов тепло- и массообмена. М.: Химия, 1984. - 237 с.

80. Пирумов А.И. Обеспыливание воздуха. М.: Стройиздат, 1981. - 294 с.

81. Примак A.B. Защита окружающей среды на предприятиях стройиндустрии / A.B. Примак, П.Б. Балтренас. Киев: Будивельник, 1991. - 153 с.

82. Радушкевич Л.В. // Acta phys. chim. U.R.S.S. 1937. - V. 6. - P. 161.

83. Рачинский B.B. Введение в общую теорию динамики сорбции и хроматографии. М.: Химия, 1964. - 458 с.

84. Романков П.Г. Гидродинамические процессы химической технологии / П.Г. Романков, М.И. Курочкина. Л.: Химия, 1974. - 288 с.

85. Справочник по пыле и золоулавливанию / Под ред. A.A. Русанова. -М.: Энергия, 1975. - 296 с.

86. Справочник по химии полимеров. Киев: Наукова думка, 1991. - 536 с.

87. Справочник сахарника. М.: Пищ. пром., 1965. - 779 с.

88. Страус В. Промышленная очистка газов. М.: Химия, 1981. - 616 с.

89. Сухие способы очистки отходящих газов от пыли и вредных выбросов. М.: ВНИИЭСМ, 1988. - № 3. - 48 с. (Обзорная информация. Серия 11 Использование отходов, попутных продуктов в производстве строительных материалов и изделий. Охрана окружающей среды.)

90. Счетчик аэрозольных частиц ПК.ГТА-0,3-002. Паспорт № 86350.

91. Тихонов А.Н. Уравнения математической физики / А.Н. Тихонов, A.A. Самарский. М.: Наука, 1966. - 724 с.

92. Трущенко Н.Г. Фильтрация газов зернистой средой / Н.Г. Трущенко, К.Ф. Коновальчук // Тр. НИПИОТСТРОМ. Новороссийск, 1972. Вып. VI. - С. 54-57.

93. Трущенко Н.Г. Очистка газов зернистыми фильтрами / Н.Г. Трущенко, А.Б. Лапшин // Тр. НИПИОТСТРОМ. Новороссийск, 1970. Вып. III. - С. 75-86.

94. Ужов В.Н. Очистка промышленных газов от пыли / В.Н. Ужов, А.Ю. Вальдберг, Б.И. Мягков, И.К. Решидов. М.: Химия., 1981. - 390 с.

95. Ужов В.Н. Очистка промышленных газов фильтрами / В.Н. Ужов, Б.И. Мягков. М.: Химия, 1970. - 319 с.

96. Федоткин И.М. Гидродинамическая теория фильтрования суспензий / И.М. Федоткин, Е.И. Воробьев, В.И. Вьюн. Киев: Вища школа, 1986.- 166 с.

97. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. М.: Наука, 1987. - 487 с.

98. Фукс H.A. Механика аэрозолей. М.: Изд-во Академии наук СССР, 1955. - 352 с.

99. Хованский Г.С. Основы номографии. М.: Наука, 1976. - 352 с.

100. Холпанов Л.П. Математическое моделирование нелинейных термогидрогазодинамических процессов / Л.П. Холпанов, В.П. Запорожец, П.К. Зиберт, Ю.А. Кащицкий. М.: Наука, 1998. - 320 с.

101. Холпанов Л.П. Новый метод расчета массопереноса в двухфазных многокомпонентных средах / Л.П. Холпанов, Е.Я. Кениг, В.А. Малюсов, Н.М. Жаворонков // Докл. АНСССР. 1985. - Т. 28, № 3. - С. 684 - 687.

102. Холпанов Л.П. Исследование гидродинамики и массообмена при турбулентном течении пленки жидкости с учетом входного участка / Л.П. Холпанов, В.А. Малюсов, Н.М. Жаворонков // Теорет. основы хим. технологии. 1978. - Т. 12, № 3. - С. 438 - 452.

103. Холпанов Л.П. Методы расчета гидродинамики и тепломасообмена в системах с подвижной поверхностью раздела // Теорет. основы хим. технологии. 1993. - Т. 27, № 1. - С. 18 - 28.

104. Холпанов Л.П. Некоторые математические принципы химии и химической технологии // Хим. пром-сть. 1995. - № 3. - С. 24 (160) - 35 (171).

105. Холпанов Л.П. Физико-химические и гидродинамические основы нелинейных процессов химии и химической технологии // Изв. РАН. Сер. хим. -1996.-№5.-С. 1065- 1090.

106. Холпанов Л.П. Гидродинамика и тепломассообмен с поверхностью раздела / Л.П. Холпанов, В.Я. Шкадов. М.: Наука, 1990. - 280 с.

107. Хужаеров Б. Влияние кольматации и суффозии не фильтрацию суспензий // ИФЖ. 1990. - Т. 58, № 2. - С. 244-250.

108. Хужаеров Б. Модель фильтрации суспензии с учетом кольматации и суффозии // ИФЖ. -1992. Т. 63, № 1. - С. 72-79.

109. Шехтман Ю.М. Фильтрация малоконцентрированных суспензий. -М.: Химия, 1961.-246 с.

110. Энтин В.И. Аэродинамические способы повышения эффективности систем и аппаратов пылеулавливания в производстве огнеупоров / В.И. Энтин, Ю.В. Красовицкий, Н.М. Анжеуров, A.M. Болдырев, Ф. Шраге. Воронеж: Истоки, 1998.-362 с.

111. Эпштейн С.И. К условиям подобия процесса фильтрования через зернистую загрузку // ЖПХ. 1995. - Т. 68, вып. 11. - С. 1849-1853.

112. Эпштейн С.И. К вопросу о моделировании процесса фильтрования суспензии через зернистую загрузку / С.И. Эпштейн, З.С. Музыкина // Тез. докл. Междунар. конф. Теория и практика фильтрования. Иваново, 1998. - С. 68-69.

113. Bakas A. Mazqju elektrostatiniц oro valymo í'iltrij tyrimal ir panaudojimas. Daktaro disertacijos santrauka. Lietuvos Respublika. VTU. -1996. 27 c.

114. Brattacharya S.N. Mass Transfer to Ziquid in Fixed Beds / S.N. Brattacharya, M. Rija-Roa // Indian Chem. Eng. 1967. - V. 9, № 4. - P. 65 - 74.

115. Calvert S. Scrubber Handbook. Prepared for EPA, A.P.T. Inc., California, 1972.

116. Carman P. Fluid Flow through Granular Beds // Trans. Inst. Chem. Eng.- 1937.-V. 15, №1.-P. 150-166.

117. Chen C.Y. // Chem. Rev. -1955. V. 55. - P. 595.

118. Chilton T.H. Particle-to-Fluid Head and Mass Transfer in Dense Systems of Fine Particles / T.H. Chilton, A.P. Colburn // Ind. Eng. Chem. Fundamentals. 1966. - V. 5, № 1. - P. 9-13.

119. Coulson J.M., Richardson K. // Chemical Engineering. -1968. V. 2. - P. 632.

120. Davies J.T. Local eddy diffusivities related to "bursts" of fluid near solid walls // Chem. Eng. Sei. 1975. - V. 30, № 8. - P. 996 - 997.

121. Davies C.N. // Proc. Roy. Soc. A, 1950. - P. 200.

122. Determining Ceramic Pigment Dust Particle Size in a Flowing Dusty Gas / V.A. Goremykin, B.L. Agapov, Yu.V. Krasovitskii, S.Yu. Panov, M.K. AT -Kaudakh, E.A. Shipilova // Chemical and Petrolium Engineering. 2000. - V. 35, № 5-6. - P. 266-270.

123. Dullien F.A.L. New Network Permeabillity Model of Porous Media // AIChE Journal. 1975. - V. 21, № 2. - P. 299-305.

124. Dwivedi P.N. Particle-Fluid Mass Transfer in Fixed and Fluidized Beds / P.N. Dwivedi, S.N. Upadhyay // Ind. Eng. Chem., Process. Des. Dev. 1977. - V. 16, № 2. - P. 157-165.

125. Fedkin P. Etrance Region (Zevequelike) Mass Transfer Coefficients in Packed Bed Reactors / P. Fedkin, J. Newman // AIChE Journal. 1979. - V. 25, № 6.- P. 1077-1080.

126. Friedlander S.K. // A.I.Ch.E. Journal. 1957. - V. 3. - P. 43.

127. Friedlander S.K. Theory of Aerosol Filtration // Ind. and Eng. Chemistry. 1958. - V. 50, № 8. - P. 1161 - 1164.

128. Gaffeney B.J. Mass Transfer from Packing to Organic Solvents in Single Phase Flow through a Column / B.J. Gaffeney, T.B. Drew // Ind. Eng. Chem. 1950. -V. 42, №6. P. 1120- 1127.

129. Graetz Z. Über die Wärmeleitungsfähigkeit von Flüßigkeiten // Annalen der Physik und Chemie. Neue Folge Band. 1885. - T. XXV, № 7. - S. 337-357.

130. Herzig J. P. Le calkul prévisionnel de la filtration â travers un lit épais. lre part. Propriétés générales et cinétique du colmatage. Chim. et Ind / J. P. Herzig, P. Le Goff // Gen. chim. 1971. - T. 104, № 18. - P. 2337-2346.

131. Kozeny J. Über kapillare Zeitung des Wassere im Boden // Sitzungs Serinchte Akad. Wiss. Wien. Nat. Kl. -1927. Bd 136 (Abt. IIa). S. 271-306.

132. Krasovitzkij Ju.W. Zur Frage der mathematische Modelirung der Filtration heterogener Systeme mit fester disperser Phase // Kurzreferate "Mekhanische Flüsskeitsabtrenunge", 10. Diskussionstagung, 11-12 Oktober, 1972, Magdeburg, DDR. - S. 12-13.

133. Langmuir, I., Blodgett, K.B. General Electric Research Laboratory, Rep. RL-225.

134. Marktübersicht über Filterapparate // Chemie-Ingenieur-Technik. -1995. T. 67, № 6. S. 678-705.

135. Mass Transfer in Packed Bed Elektrochemical Cells Having Both Uniform Mixed Particle Sizes / R. Alkaire, B. Gracon, T. Grueter, J.P. Marek, A. Blackburn // Journal Electrochemical Science and Technology. 1980. - V. 127, № 5. - P. 1086 - 1091.

136. MATHCAD 2000 PROFESSIONAL. Финансовые, инженерные и научные расчеты в среде Windows 98. M.: Филинъ, 2000. - 856 с.

137. McKune Z.K. Mass and Momentum Transfer in Solid-Ziquid System. Fixed and Fluidized Beds / Z.K. McKune, R.H. Wilhelm // Ind. Eng. Chem. 1949. -V. 41, №6.-P. 1124- 1134.

138. Pajatakes A.S. Model of the Constructed Unit cell Type for Isotropic Granular Porous Media / A.S. Pajatakes, M.A. Neira // AIChE Journal. 1977. - V. 23, № 6. - P. 922-930.

139. Pasceri R.E., Friedlander S.K., Can. J. // Chem. Eng. -1960. V. 38. - P. 212.

140. Richardson J.F., Wooding E.R. // Chem. Eng. Sei. 1957. - V. 7. - P. 51.

141. Rosin P., Rammler E., Intelmann N. // W., Z.V.D.I. 1932. - V. 76. -P. 433.

142. Seilars J.R. Heat Transfer to Laminar Flow in a Round Tube or Flat Conduit The Greatz Problem Extended / J.R. Sellars, Tribus Myron, J.S. Klein // Trans. ASME. - 1956. - V. 78, № 2. - P. 441-448.

143. Silverman L. Perfomance of Industrial aerosol filter // Chem. Eng. Prog. -1951. V. 47, № 9. - P. 462.

144. Slichter C.S. Theoretical Investigation of the Motion of Ground Water // U.S.Geol. Surv. 1897. - V. 98, part. 2. - P. 295-302.

145. Spruogis A. Mazo nasumo grüdetq filtrq kürimas oro valymui statybinii^ medziagij pramoneje. Daktaro disertacijos santrauka. Lietuvos Respublika. VTU, 1996. 26 c.

146. Towsend J.S. Electricity in Gases. Oxford, 1915.

147. Towsend J.S. // Trans. Roy. Soc. 1900. V. 193A. - P. 129.

148. Upadhyay S.N. Mass Transfer in fixed and Fluidized Beds / S.N. Upadhyay, G. Tripathi // J. Scient. Ind. Res. 1975. - V. 34, №1. - P. 10-35.

149. Upadhyay S.N. Studies on Particle-Fluid Mass Transfer. Part II -Multiparticle System. Fixed and Fluidised Beds / S.N. Upadhyay, G. Tripathi // Indian Journal of Technology. 1972. - V. 2, № 10. - P. 361 - 366.

150. Wells A.C. Transport of small particles to vertical surfaces / A.C. Wells, A.C. Chamberlain // Brit. J. Appl. Phys. 1967. - V. 18, № 12. - P. 1793 - 1799.

151. Williamson J.F. Ziquid-Phase Mass Transfer at Zow Reynolds Numbers / J.F. Williamson, K.E. Bazaire, C.J. Geankoplis // Ind. Eng. Chem. Fundamentals. -1963. V. 2, № 2. - P. 126 - 129.

152. Wilson J. Ziquid Mass Transfer at Zow Reynolds Number in Packed Beds / J. Wilson, C.J. Geankoplis // Ind. Eng. Chem. Fundamentals. 1966. - V. 5, № 1. - P. 9 -14.

153. Программа расчета процесса // фильтрования ВДА зернистыми слоями

154. FILE *in,*outl,*out2,*out3,*out4,*out5,*out6,*p;1. Начало головной программыvoid main(void) {textcolor(1); textbackground(7); clrscr();

155. Вывод на экран заголовочного сообщения printf("\n\t г "\n\t "\n\t "\n\t\n\t " )getch();

156. Программа расчета параметров процесса фильтрования ВДА зернистыми слоями

157. Начало основного цикла по вводу данныхdo {с1гэсг();о222:printf("\n\t Выберите цель расчета");printf("\n I\ п "\п "\п

158. Определение ресурса работы зернистого слоя.1

159. Расчет вспомогательных величин al=l-enp; а2=1-е0; аЗ=1+еО; а4=е0+епр; а5=е0-епр;аб=п0+е0-епр; а7=е0/епр; a8=pow(e0,2.); а9=1+епр; al0=pow(enp,2.); f1=а1*а2*аЗ; f2=a4*a5*al; f3=2*e0*a2*a5; f4=2*еО*аЗ*а4;

160. Расчет промежуточных слагаемых и значения Q K=(-a9*al*log(al)+a3*a2*log(a2)+а5*а4/2.+2*a5-al*log(al) -a2*log(а2))/(fl*a6);

161. M=(-a5*a4*log(a5)-al0+enp*e0+a5*a4/2.-a5*log(а5)+а5)/ (f2*а6);

162. TT=(a5*a4*log(a5)+e0*enp-a8-a5*a4/2.+a5*log(a5)-a5)/ (f3*a6);

163. H=(a5*a4*log(a5)+e0*enp-al0+a4*log(a4)-2*e0*log(2*e0)+a5)/f4*a6); Q=K+M-TT-H;

164. Расчет скорости движения фронта U=2*vf*e0*n0/(a4*a5); if(zz=='2') {xk=U*tau;printf("\n Необходимая высота зернистого слоя H=%lf м" ,xk);>printf("\n\n Скорость движения фронта U=%e м/с",U) ;//getch ( ); z=2*vf*eO/U;

165. Расчет гидродинамических характеристик m=(17.Зе-6*397/(Т+124))*pow(Т/273,3./2.); рд=(29.0/22.4)*273*Рд/(Т*1.013е5); h=m/pg;

166. Начало цикла по высоте слояdo {е0.=е0; // Присвоение начального значения е1. Начало цикла по времениfor(t=l.,i=l;t<=900000.;t=t+900.,i=i+l) {

167. Расчет и сравнение значения коэффициента массоотдачи b=beta(); // Вызов подпрограммы для расчета betaif(b==0.) {printf("\n Значение безразмерного времени релаксации > 0.22 ");getch();return;1. B=6*b/dz;

168. Расчет значения Р P=-U*z*a5/B;

169. Расчет текущего значения е е1.=epsilon(ei-1.); еср=(е[i-1]+е[i])/2.;

170. Подпрограмма записи результатов в файл и накопления массивов // для вывода графиковvoid vyv(void) {

171. Накопление массивов для вывода графиков Xj.=x;uklj-1.=е1.-enp;uk2j-l.=n1.;

172. Запись результатов расчета в файлfprintf(р,"%6.31f %15.131f %16.141f",x,e1.,ni.); fprintf(p,"\n");

173. Подпрограмма расчета коэффициентов массоотдачиdouble beta() {double vd,Re,L,U0,dg,tc,s,xl; char o; int q;

174. Расчет гидродинамических характеристик vd=vf*1.0638*pow(ecp,-1.75); Re=0.4 5/((1-ecp)*pow(ecp,0.5))*vf*dz/h; L=3 0./Re+З./pow(Re,0.7)+0.3; U0=vd*sqrt(L/8.);dg=0.423*pow(ecp,1.25)*dz/(1-ecp);

175. Расчет и сравнение значения безразмерного времени релаксации tc=pow(dc,2.)*pc*pow(U0,2.)/(18*pow(h,2.)*pg) ;if(tc<=0.22) {if(Re>20.) // Определение режима движения o='1';else {xl=2.*2./(dg*Re*Sc); if(xl>0.2) o='2■;else о='3';