SU1168268A1 - Способ управлени процессом массообмена в роторных аппаратах - Google Patents

Abstract

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ МАССООБМЕНА В РОТОРНЫХ АППАРАТАХ - с турбоприводом ротора путем регулировани  соотношени  расхода жидкой и газовой фаз и регулировани  скорости вращени  ротора отличающийс  тем, что, с целью снижени  энергопотреблени , дополнительно измен ют расход газовой фазы на выходе из трубимы в зависимости от скорости вращени  ротора и расхода жидкой фазы.

Description

а:

00

to

Од 00 11 Изобретение относитс  к способам управлени  физико-химическими процессами с участием жидкой и газовой фаз, в частности; процессами абсорбции и ректификации в роторных аппаратах с турбоприводом ротора за сче энергии движени  газовой фазы, и может быть использовано в химической И смежных отрасл х промышленности. Известен способ управлени  процес сом в пленочном аппарате с приводом ротора, заключающийс  в регулировании жидкой фазы.в зависимости от текущего значени  ее расхода и коррекции по числу оборотов ротора DJ. Недостатком способа  вл етс  отсутствие возможности поддержани  оптимального соотношени  подачи жидкой и газовой фаз, что влечет за собой повышение гидравлического сопротивлени  и энергопотреблени  аппа рата при высокой скорости вращени  либо снижение производительности при низкой скорости вращени . Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению  вл етс  способ управлени  процессом массообмена в роторных аппаратах с турбоприводом ротора путем регулировани  соотношени  жидкой и газовой фаз и регулировани  скорости вращени  ротора Недостатком известного способа  вл етс  невозможность одновременного поддержани  оптимального соотношени  подач жидкой и газовой фаз и оптимального отношени  скорости вращени  ротора к подаче жидкой фазы , поэтому скорость вращени  ротора поддерживают вьш1е оптимальной при заданной подаче жидкой фазы.Это объ  н етс  тем, что с целью преодолени  момента сил трени  в стартовый перио аппараты снабжают турбоприводом с крут щим моментом, намного превьвнающим момент, необходимый дл  вращени  ротора с посто нной скоростью. При этом турбопривод в процессе работы отбирает мощность, значительно большую, чем требуетс  дл  вращени  ротора и, как следствие, аппарат имеет повышенное гидравлическое сопротивление , что нежелательно сказываетс  как на качестве технологического процесса, так и-на энергопотреб лении. Цель изобретени  - снижение энергопотреблени  . 8 Поставленна  цель достигаетс  тем, что при способе управлени  процессом массообмена в роторных аппаратах с турбоприводом ротора путем регулировани  соотношени  расхода жидкой и газовой фаз и регулировани  скорости вращени  ротора дополнительно измен ют расход газовой фазы на выходе из турбины в зависимости от скорости вращени  ротора и расхода жидкой фазы. На чертеже дана схема реализации предлагаемого способа. Аппарат состоит из корпуса 1 цилиндрической формы, в котором соосно по высоте аппарата на валу Е размещены массообменные ступени 3 дл  осуществлени  контакта жидкостной пленки с газовой фазой. На валу 2 в верхней части аппарата укреплена турбина 4, а под ней на корпусе 1 закреплен статор 5 с направл ющими лопатками. Аппарат снабжен патрубками 6 и 7 подачи соответственно газовой и жидкой фаз, патрубками 8 вывода жидкой фазы и патрубками 9 и 10 отвода газовой фазы. Проходное сечение со стороны патрубков 9 и 10 коммутируетс  на общий патрубок 11 отвода газовой фазы и измен етс  противофазно регулирующим элементом 12. Устройство дл  управлени  процессом состоит из вибродатчика 13, схемы 14 сравнени , логического блока 15, управл емого клапана 16 подачи жидкой фазы, блока 17 соотношени  подач и расходомера 18 дл  подачи газовой фазы. Устройство работает следующим образом . В стартовый момент регулирующий элемент 12 обеспечивает по линии патрубок 9 - патрубок 11 минимальное гидравлическое сопротивление, а по линии патрубок 10 - патрубок 11 максимальное гидравлическое сопротивление . Газова  фаза подаетс  в аппарат через патрубок 6. Величина подачи газовой фазы замер етс  расходомером 18. Газовый поток продвигаетс  по аппарату снизу вверх через массообменные ступени 3. Ввиду того, что сопротивление по линии патрубков 10 и 11 больше, газ проходит между наклонными направл ющими лопатками статора 5, приобретает вращательное движение и, проход  между лопатками турбины 4, отдает часть энергии, привод  во вращение турбину 4 вместе с валом 2. Отвод газа из аппарата осуществл етс  через патрубок 9, регулирую щий элемент 12 и патрубок 11. Жидка  фаза подаетс  в аппарат через патрубок 7 на верхнюю массообменную ступень 3 и рас1федел етс  последовательно по всем массообменным ступен м, на которых происходит контакт с газовой фазой. Сбрасываема  с нижней масообменной ступени 3 жидкость собираетс  в нижней части аппарата, откуда отводитс  через патрубок 8 как кубовь остаток. Дл  оптимизации соо ношени  потоков газовой и жидкой фаз величина подачи жидкой фазы рег лируетс  клапаном 16 в соответствии с величиной подачи газовой фаз Управление клапаном 16 осуществл етс  блоком 17 соотношени  подач, который реализует функциональную зависимость R f.(Q) , где Q-подач жидкой фазы. Выходной сигнал блока 17 соотно шени  подач используетс  также в качестве входного сигнала логического блока 15 как сигнал, несущий информацию о величине подаваемого в аппарат жидкостного потока. Логи ческий блок 15 представл ет собой вычислитель, реализующий функцию нахождени  минимальной скорости tO необходимой дл  удержани  требуемого количества жидкости R на массообменных ступен х. Выходной сигнал логического бло ка 15 подаетс  на первый вход схем 14 сравнени  как сигнал расчетной оптимальной скорости U)p . На второй вход схемы 14 сравнени  подает с  сигнал U) действительной скорос ти вращени  ротора, снимаемьй с вибродатчика 13. Схема 14 сравнени реализует зависимость О, при uJ U) р - л) |ft(U)-u)p), при u))uJ. 1 , при 10 7 , где и,. выходной сигнал; - коэффициент усилени ; Д - точность регулировани , До тех пор;, пока скорость вращени  ротора меньше, чем нижний 684 предел ( u)u)p-4 ), выходной сигнал схемы 14 сравнени  равен 0. При этом регулирующий элемент 12 обеспечивает минимальное сопротивление по линии патрубков 9 и 11 и максимальное сопротивление по линии патрубков 10 и 11 (стартовый момент). В этом случае весь газовый поток, подаваемый в аппарат, проходит через статор 5 и турбину 4, обеспечива  максимальный вращающий момент, скорость вращени  ротора увеличиваетс . В случае превьппени  ротором верхнего предела скорости вращени  выходной сигнал схемы 14 сравнени  равен 1. При этом регулирующий элемент 12 обеспечивает минимальное сопротивление по линии патрубков )0 и 11 и максимальное по линии патрубков 9 и 11. В этом случае газовый поток выходит иэ аппарата по линии наименьшего сопротивлени : патрубок 10 - патрубок 11, питание на турбину не подаетс , скорость вращейи  ротора уменьшаетс . Таким образом осуществл етс  оптимизаци  скорости вращени  ротора, т.е. поддерживаетс  минимальна  необходима  скорость при текущих подачах и, как следствие, минимальные гидравлическое сопротивление и энергопотребление аппарата. Пример. Способ реализуетс  в роторном массообменном аппарате диаметром 400 мм с турбоприводом ротора за счет энергии движени  газовой фазы. Характеристика аппарата: масса ротора 13,4 кг; момент инерции ротора 0,136 радиус внутреннего цилиндра 80 мм; радиус отбортовки 75 мм; скорость движени  газа внутри аппарата 1,2 м/с. Исход  из заданной скорости движени  газа внутри аппарата определены подача газовой фазы-0,15 м/с и соответствующа  ей подача жидкой фазы - 5-10 м /с. Испытани  аппарата на максимальную нагрузочную способность по жидкой фазе показали, что при подаче жидкости 5-10 м/с удерживающа  способность массообменных ступеней сохран етс  при скорости вращени  ротора 8 об/с. По предлагаемому способу осуществл лось управление роторным масообменным аппаратом. Скорость вращени  поддерживалась равной 8 об/с

путем изменени  расхода газовой фазы, проход щей через турбину. Гидравлическое сопротивление 220 ПА, мощность, отбираема  турбиной 33 Вт.

Автоматическое управление позвол ет оптимизировать отношение скорости вращени  ротора к подаче жиддержани  указанного оптимального соотношени  мощность, отбираема  турбиной, 130 Вт).

Применение предлагаемого способа управлени  позвол ет снизить затраты энергии на привод ротрра, и, кроме того, вести процесс в наиболее выгодном технологическом ре

Claims (1)

1. СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ МАССООБМЕНА В РОТОРНЫХ АППАРАТАХ . с турбоприводом ротора путем регулирования соотношения расхода жидкой и газовой фаз и регулирования скорости вращения ротора» отличающийся тем, что, с целью снижения энергопотребления, дополнительно изменяют расход газовой фазы на выходе из трубины в зависимости от скорости вращения ротора и расхода жидкой фазы.

   SU .,..1168268

   1 1168268 2