Основы математического моделирования и оптимизации процессов и систем очистки и регенерации воздуха. Дворецкий С.И - 108 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Однако при температурах ниже плюс 10 °С взаимодействие паров воды и диоксида углерода с надперекисью натрия
протекает только с выделением надперекисного кислорода и образованием перкарбонатов натрия:
2NaO
2
+
n
H
2
O → Na
2
O
2
n
H
2
O + O
2
Na
2
O
2
n
H
2
O + CO
2
→ Na
2
CO
4
+
n
H
2
O
Na
2
O
2
n
H
2
O + 2CO
2
→ Na
2
C
2
O
6
+
n
H
2
O,
где
n
может иметь любые значения от 2 до 8.
Образованию перкарбонатов и гидратов перекиси натрия обязан индукционный период в работе регенеративных про-
дуктов на основе надперекиси натрия, характеризующийся малой скоростью выделения кислорода.
Перкарбонаты и гидраты перекисей натрия начинают разлагаться с выделением кислорода только при температурах
выше плюс 25 °С по схеме:
Na
2
CO
4
→ Na
2
CO
3
+ 0,5O
2
;
Na
2
C
2
O
6
→ Na
2
CO
3
+ 0,5O
2
+ CO
2
;
Na
2
O
2
2H
2
O → 2NaOHH
2
O + 0,5O
2
.
Надперекись натрия не реагирует в отсутствие паров воды с карбонатом, бикарбонатом и гидроокисью натрия.
С органическими веществами (спиртом, олифой, растворителями и синтетическими лаками) надперекись натрия и реге-
неративные продукты на ее основе реагируют со взрывом. Нагревание надперекиси натрия и регенеративных продуктов на
ее основе до температур ∼ плюс 100 °С приводит к выделению части кислорода и незначительному увеличению их механи-
ческой прочности.
Надперекись калия представляет собой мелкокристаллическое вещество желтого цвета с удельной поверхностью
0,8…1,0 м
2
/г, насыпной плотностью 0,3…0,4 г/см
3
и истинной плотностью 2,16 г/см
3
.
При нагревании свыше плюс 145 °С надперекись калия начинает разлагаться до K
2
О с выделением кислорода и образо-
ванием твердых растворов начинаясь с + 425 °С и заканчиваясь при + 660 °С.
Надперекись калия энергично взаимодействует с парами воды и при температурах выше плюс 25 °С выделяет весь ак-
тивный кислород. При температурах близких к 0 °С взаимодействие надперекиси калия с водой может протекать по реакции:
2KO
2
+ 2H
2
O → 2 KOH + H
2
O
2
+ O
2
с частичным образованием перекиси водорода. В присутствии паров воды надперекись калия легко реагирует с диоксидом
углерода, образуя карбонаты и бикарбонаты и выделяя активный кислород.
При этом в зависимости от температуры пары воды расходуются не только на прямую реакцию выделения кислорода из
надперекиси калия, но также на гидратацию продуктов реакции.
По результатам экспериментов 1 моль поглощенной продуктом воды выделяет при:
+ 50 °С – 1,4 моля кислорода;
+ 25 °С – 0,8…1,0 моля кислорода;
+ 4 °С – 0,2 моля кислорода.
При пониженных температурах реакция надперекиси калия с парами воды с диоксидом углерода идет с образованием
перкарбонатов, которые при температуре выше + 50 °С разлагаются до бикарбонатов с выделением активного кислорода.
С органическими веществами надперекись калия взаимодействует со взрывом.
Нагревание регенеративных продуктов на основе надперекиси калия при температуре + 100 °С в течении 3 – 5 часов со-
провождается уменьшением их объема на 2 % и увеличением их прочности на разлом и истирание на 10 %.
Свойства регенеративных продуктов определяются не только физикохимическими свойствами составляющих их основу
надперекисных соединений, но также и пористой структурой этих продуктов. Для компенсации объемных изменений и ста-
билизации регенеративных свойств надперекисей в состав продуктов на их основе вводят компоненты, обеспечивающие не-
обходимое развитие пористой структуры и сохраняющие форму продуктов в процессе использования.
Таким образом, работа элемента совмещенной системы регенерации и очистки воздуха состоит в поглощении из вхо-
дящего воздуха паров воды и диоксида углерода с выделением кислорода (рис. 3.9).
Рис. 3.9. Элемент системы регенерации и очистки воздуха
Воздух на вход регенеративного элемента может поступать за счет принудительной вентиляции (механический или
электрический вентилятор) или за счет действия конвективных сил (конвективный режим регенерации воздуха).
3.5. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОЧИСТКИ И
РЕГЕНЕРАЦИИ ВОЗДУХА В ЗАМКНУТОМ ОБЪЕМЕ
3.5.1. Математические модели динамики сорбции
в поглотительном патроне
Для описания процесса сорбции в системах очистки воздуха воспользуемся системой следующих уравнений:
1. Система уравнений, описывающая работу поглощающего продукта в патроне;
2. Уравнение, описывающее работу группы поглотительных патронов в замкнутом объеме, при наличии источников
диоксида углерода и потребителей кислорода.
СО
2
, О
2
, Н
2
О О
2
, Н
2
О
СО
2
↓
О
2
↑

Страницы