Менеджмент, контрольная работа 9 вариант. Контрольная работа 2 работа 9 вариант. Контрольная работа по Энергоснабжение в системах теплогазоснабжения и вентиляции ( наименование дисциплины)

• Название: Контрольная работа по Энергоснабжение в системах теплогазоснабжения и вентиляции ( наименование дисциплины)
• Анкор: Менеджмент, контрольная работа 9 вариант
• Дата: 15.05.2023
• Размер: 412.52 Kb.
• Имя файла: Контрольная работа 2 работа 9 вариант.docx
• Тип: Контрольная работа; #1133087
• страница: 5 из 5

2. Оборудование для осушки воздуха на твердых сорбентах: устройство, работа

Аппараты для адсорбции называют адсорберами.[4]

На практике применяют адсорберы следующих типов:

- с неподвижным слоем адсорбента;

- с движущимся зернистым адсорбентом;

- с кипящим (псевдоожиженным) слоем мелкозернистого адсорбента.

2.1 Адсорберы с неподвижным слоем адсорбента

Адсорберы могут иметь различное конструктивное исполнение. Часто применяются цилиндрические адсорберы вертикального и горизонтального исполнения.

Н а (рис. 6) представлена конструкция вертикального адсорбера с неподвижным слоем адсорбента и с верхним вводом исходной газо­вой смеси [3].


23 22 21 20 19


1 - гравий; 2 - разгрузочный люк; 3,6 - сетка; 4 - загрузочный люк;

5 - патрубок для подачи газа; 7 - штуцер для отвода паров при

десорбции; 8 - штуцер для предохранительного клапана; 9 - крышка;

10 - грузы; 11 - кольцо жесткости; 12 - корпус; 13 - адсорбент;

14 - опорное кольцо; 15 - колосниковая решетка; 16 - штуцер для отвода

очищенного газа; 17 - балка; 18 - смотровой люк; 19 - штуцер для

отвода конденсата и подачи воды; 20 - барботер; 21 - днище;

22 - опоры балок; 23 - штуцер для водяного пара

Рисунок 6 - Вертикальный адсорбер

Адсорбер выполняют из стального листа толщиной 8-10 мм в виде цилиндрической обечайки высотой до 2,2 м и диаметром 2 м; 2,5 м; 3 м (диаметр зависит от производительности аппарата) с ко­ническими днищем и крышкой. Адсорбент размещают на разборных колосниковых решетках, которые располагаются на балках. Балки устанавливают на опоры, которые приварены к стенке корпуса ап­парата. Высота слоя адсорбента может быть от 0,5 до 1,2 м.

Для предотвращения попадания сорбента под решетку на нее по­мешают два слоя сетки из нержавеющей стали или слой кускового гравия толщиной 100 мм. Чтобы не допустить уноса сорбента, его свер­ху покрывают сеткой, которую фиксируют специальными грузами.

На (рис. 7) представлен адсорбер горизонтального типа.



1 - корпус; 2 - штуцер для воды; 3 - люк для выравнивания слоя

адсорбента; 4 - штуцер для предохранительного клапана; 5 - отбойник;

6 - штуцер для пара; 7 - штуцер для отвода очищенного газа (воздуха);

8 - загрузочный люк; 9 - слои адсорбента; 10 - разгрузочный люк;

11 - слои гравия; 12 - установочные лапы; 13 - сплошное основание

для адсорбента и гравия; 14 - опоры; 15 - штуцер для подачи паровоздушной смеси при адсорбции, воздуха при сушке и охлаждении, атакже для отвода паров и конденсата при десорбции

Рисунок 7 - Горизонтальный адсорбер
В нижней части горизонтального адсорбера вместо колосниковой решетки установлено сплошное основание в виде корыта, перевер­нутого вверх дном. Между краями основания и корпусом аппарата имеются зазоры шириной 50-80 мм для подачи исходной смеси и газа на сушку и охлаждение адсорбента. На основание помещается слой гравия, а затем адсорбент. Аккумулируемое гравием тепло ис­пользуется для последующей сушки адсорбента.

Достоинства: простота конструкции; малое гидравлическое сопротивление.

Недостатки: неравномерное распределение потоков по сечению адсорбента; образование застойных зон.

Горизонтальные адсорберы не получили широкого распростране­ния в промышленности.

Иногда адсорбент располагают несколькими слоями. Для увели­чения фронта адсорбции используют аппараты с кольцевым слоем адсорбента. Типовая конструкция представлена на (рис. 8).

Адсорбер с кольцевым слоем адсорбента представляет собой по­лый цилиндр, в который помещается адсорбент. Аппараты выполня­ются диаметром до 3,2 м, высотой до 8 м. Загрузочные люки распо­ложены на верхней крышке, а разгрузочный - в низу цилиндричес­кой обечайки. Исходная газовая смесь движется от периферии к центру, что способствует лучшему использованию адсорбента, так как по мере снижения концентрации целевого компонента в смеси уменьшается и площадь сечения слоя.


I-I







1 - установочные лапы; 2 - штуцер для подачи паровоздушной смеси,

сушильного и охлаждающего воздуха; 3 - опора; 4 - корпус;

5, 6 - внешний и внутренний перфорированные цилиндры; 7 - крышки;

8 - смотровой люк; 9 - загрузочный люк; 10 - бункер-компенсатор;

11 - штуцер для предохранительного клапана; 12 - слой активного угля;

13 - базы для цилиндров; 14 - разгрузочный люк; 15 - днище;

16 - штуцер для отвода очищенного и отработанного воздуха и для подачи водяного пара; 17 - штуцер для отвода паров и конденсата при десорбции и для подачи воды.

Рисунок 8- Адсорбер с кольцевым слоем адсорбента
Достоинства адсорберов с кольцевым слоем адсорбента:

- компактны;

- высокая производительность благодаря большому поперечному

сечению шихты;

- относительно невысокое гидравлическое сопротивление

Недостатком является сложность конструкции.

Тип адсорбера выбирают с учетом конкретных условий процесса. Вертикальные адсорберы применяют на установках малой и средней мощности, производительностью до 30 000 м³/ч исходной газовой смеси. Горизонтальные и кольцевые адсорберы работают на установках средней и большой мощности.

Для проведения адсорбции непрерывным способом используют установки, состоящие из двух и более адсорберов, которые работают по четырех стадийному режиму. Принципиальная схема типовой установки изображена на (рис. 9).



1 - адсорберы; 2 - вентилятор (газодувка); 3 -калорифер; 4 -конденсатор-холодильник; 5 - отстойник

Рисунок 9- Схема адсорбционной установки с неподвижным слоем адсорбента
Первая стадия- адсорбция. Парогазовая смесь проходит через слой адсорбента. При этом адсорбент насыщается улавливаемым компонентом.

Вторая стадия- десорбция. Подачу парогазовой смеси прекра­щают, а подают теплоноситель (обычно перегретый водяной пар) в направлении снизу вверх. Паровая смесь (пар + извлекаемый ком­понент) удаляется из аппарата и поступает на разделение (отстой­ник, флорентину, ректификационную колонну).

Третья стадия - сушка адсорбента. Через паровой патрубок вместо пара подают горячий воздух.

Четвертая стадия- охлаждение адсорбента. Вместо горячего воздуха через аппарат подают холодный воздух.[4].

2.2 Адсорберы с движущимся слоем адсорбента

Принципиальная схема адсорбера с движущимся слоем адсор­бента приведена на (рис. 10).

Адсорбер работает следующим образом.

Исходная газовая смесь поступает в аппарат через одну из распре­делительных тарелок 3, а затем - в адсорбционную зону I, где взаи­модействует

с движущимся (за счет сил тяжести) слоем адсорбента. В зоне I поглощаемые компоненты извлекаются адсорбентом, а не погло­щенная часть смеси в виде легкой фракции выводится из адсорбера.

Из зоны I адсорбент поступает в нижерасположенную ректифи­кационную зону II. Здесь поднимающиеся из нижней части колон­ны пары вытесняют из адсорбента менее сорбируемые компоненты, образуя при этом смеси различных составов (промежуточные фрак­ции), состав которых зависит от места отбора.

Из зоны II адсорбент поступает в десорбционную зону III, где про­ходит по трубам, обогреваемым снаружи парами высокотемператур­ных теплоносителей. Одновременно в трубах адсорбент продувают острым паром (перегретым), который, не конденсируясь, вытесняет из него десорбируемые вещества и в смеси с водяным паром (тяжелая фракция) отводится через штуцер под распределительной тарелкой.

Нагретый адсорбент выводится из аппарата в сборник 13 (сни­зу) и с помощью газового подъемника подается в бункер 8, из кото­рого ссыпается в холодильник 7 и снова идет в адсорбционную зо­ну I. Затем цикл повторяется.

Для компенсации потерь адсорбента в бункер периодически до­бавляют свежий адсорбент.

В зоне адсорбции из адсорбента могут отдуваться не все компо­ненты. Поэтому часть адсорбента из бункера направляют в реактиватор 10, где применяют более высокую температуру с острым перегре­тым водяным паром. Продукты десорбции отводят из верхней части реактиватора, а регенерированный адсорбент - снова в процесс.

Адсорберы с движущимся слоем адсорбента позволяют устранить недостатки, присущие адсорберам с неподвижным слоем адсорбента:

- высокое гидравлическое сопротивление;

- громоздкость;

- низкое использование адсорбционной емкости адсорбента и по­лезного объема аппарата;

- сложность автоматизации.

Недостатками аппаратов с движущимся слоем адсорбента являются:

- истирание адсорбента;

- усложнение конструкции;

- необходимость строгого соблюдения гидродинамических
характеристик процесса.[4]



I- адсорбционная зона; II - ректификационная зона; III - десорбционная зона; 1 - газодувка; 2 - задвижка; 3 - трубы; 4 - гидрозатвор; 5 - питательная тарелка; 6 - распределительные тарелки, 7 - холодильник- 8 - бункер; 9 - термопара; 10 – реактиватор; 11 – труба пневмотранспорта; 12 - указатель уровня; 13 - сборник

Рисунок 10 - Схема адсорбера с движущимся слоем адсорбента

2.3 Адсорберы с кипящим (псевдоожиженным) слоем мелкозернистого адсорбента

Данные аппараты подразделяются на одноступенчатые и много­ступенчатые. Схема адсорбера с кипящим слоем одноступенчатого типа приве­дена на (рис. 11).



1 - корпус; 2 - распределительная решетка; 3 - кипящий слои; 4 - циклонное устройство

Рисунок 11- Принципиальная схема адсорбера с кипящим слоем одноступенчатого типа

Форма аппарата может быть цилиндрической, конической, кони­чески-цилиндрической и призматической.

В аппарате поддерживается определенный уровень «стационар­ного» кипящего слоя адсорбента. В типовых аппаратах можно со­здавать скорости газового потока, в несколько раз большие, чем в неподвижном слое адсорбента, так как гидравлическое сопротивле­ние слоя весьма малое. Поэтому адсорбция характеризуется боль­шой интенсивностью.

Адсорбер работает следующим образом. Газ на очистку подается через нижний штуцер, проходит решетку 2, на которой поддержива­ется кипящий слой адсорбента 3. Очищенный газ выводится через циклонное устройство 4, где происходит очистка газа от мелких час­тиц адсорбента, образующихся в результате трения в кипящем слое. В промышленности адсорбционные аппараты с кипящим слоем выполняются с отношением диаметра Dк высоте Н, равным:

D/H = 1/ (2-10) (2.

Скорость газового потока _г в типовых аппаратах выше скорости начала псевдоожижения и меньше скорости витания _в, т.е. < _г < _в. Она определяется специальным расчетом и может равняться: _г = 0,8-1,5 м/с и выше [5,6].

Недостатком одноступенчатых (однокамерных) адсорберов яв­ляется неодинаковое время пребывания отдельных частиц адсорбен­та в кипящем слое. Этот недостаток в значительной мере устранен в многокамерных (многоступенчатых) адсорберах.

Схема адсорбера с кипящем слоем многоступенчатого типа пред­ставлена на (рис. 12).



1 - бункер; 2 - корпус адсорбера; 3 - газодувка; 4 - теплообменник;

5 – сепаратор; 6 - тарелки переточного типа

Рисунок 12 - Принципиальная схема адсорбера с кипящим слоем многоступенчатого типа

В многоступенчатых адсорберах с кипящим слоем - колонне с тарелками - адсорбент подается газодувкой наверх колонны и стекает вниз по переточным трубам. Тарелки применяются дырча­того или колосникового типа. Адсорбент выгружается из колонны снизу через специальный затвор.

При такой адсорбции достигается хорошее извлечение ценных ком­понентов из «бедных» газов. Скорость газового потока _г < 1,5-2,0 м/с.

Здесь адсорбция и десорбция проводятся в отдельных аппара­тах. В качестве десорбера применяется аппарат с движущимся слоем адсорбента (в верхней части происходит десорбция острым паром, в нижней части - сушка адсорбента).[4]

Как видно к настоящему времени разработаны разнообразные схемы и оборудования для утилизации теплоты удаляемого воздуха. Для регионов России наиболее оптимальными является утилизаторы с промежуточным тепло носителем.

Утилизатор может быть сконструирован более универсальным и эффективным, если его работа будет основана на сорбционных процессах в системе воздух – твердый сорбент. При этом удаляемый воздух из помещений пропускают через слой гранулированного сорбента – тело с развитой микроструктурой, например, древесный уголь и др., который способен жадно впитывать водяные пары с выделением большого количества теплоты – теплота адсорбции (теплота фазового перехода).

Причем многие сорбенты могут производить осушение воздушного потока до нулевого влагосодержания и выпускать в атмосферу практически абсолютно сухой воздух, т.е. практически утилизировать всю скрытую теплоту и дополнительно явную теплоту в количестве не менее той, что утилизируется в современных утилизаторах.

Таким образом, в предлагаемом способе количество утилизируемой теплоты больше, чем в традиционном способе с рекуперативными теплообменниками на величину теплоты адсорбции, выделяющейся при осушке воздуха.

Это количество равно:



При G=10000 кг/г,

Заключение

Приведен литературный обзор существующих способ утилизации теплоты удаляемого воздуха в системах вентиляции и кондиционирования.

Установлено, что универсальным способом является схема утилизации теплоты с промежуточным теплоносителем.

В качестве базовой схемы утилизации теплоты принят способ рекуперации теплоты удаляемого воздуха на основе адсорбции водяных паров силикагелем. Способ позволяет осуществлять полный отбор скрытой теплоты водяных паров, содержащихся в воздухе, что недостижимо для существующих методов утилизации.

Список использованных источников

1. Васильев Г.П. Теплохладоснабжение зданий и сооружений с использованием низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев земли, Москва, издательский дом «Граница», 2019г.

2. Крылов, В.А., Муравейников С.С., Рябова Т.В. Разработка экспериментального стенда для исследования работы геотермального зонда теплового насоса // Материалы конференции. - СПб.: Университет ИТМО. 2020.С. 75.

3. Никитин А.А., Баранов И.В., Черноозерский В., Крылов В.А. Учет неравномерности температурного поля в геотермальной скважине теплового насоса // Вестник Международной академии холода. 2021. № 1.

4. Никитин А.А. Теплонасосные системы как источник тепло- и хладоснабжения зданий. - София, 2022. - Т. 1. -С. 207-212.

5. Горшков В.Г. Тепловые насосы. Аналитический обзор // Справочник промышленного оборудования. - 2020. - № 2.

6. Расщепкин А.Н., Архипова Л.М. Основы теории кондиционирования воздуха: Учебное пособие. / Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. - Кемерово, 2018. - 78 с.