: 001: 661 сппр для исследования процессов фильтрации в химических технологиях




Скачать 73.88 Kb.
Название: 001: 661 сппр для исследования процессов фильтрации в химических технологиях
Дата публикации18.06.2014
Размер73.88 Kb.
ТипДокументы
uchebilka.ru > Химия > Документы
удк 66.012-52:001:661
СППР ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ФИЛЬТРАЦИИ

в химиЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЯХ

* В.Ф. Раков, В.М. Погибко, И.Л. Сидак, **А.М. Дергачев,

* Научно-технологический центр «Реактивэлектрон» НАН Украины,

** ООО «ПФД-ХИМ»

e-mail: donmashinery@meta.ua
Автоматизированные системы научных исследований (далее – АСНИ) в химии являются эффективным инструментом разработки технологий. Процедуры получения, анализа, передачи и накопление информации в ходе лабораторных экспериментов выполняются автоматизировано. При использовании АСНИ сокращаются сроки исследований, повышается точность проверки математических моделей и эффективность использования химических установок [1].

При проектировании и реконструкции малотоннажных химических производств широкого ассортимента, к которым принадлежат технологии производства специальных химических реактивов и материалов для конденсаторной и пьезокерамики, необходимо учитывать, что большинство стадий синтеза продуктов этого класса производств включают сложные, недостаточно изученные физико-химические процессы.

Блочно-модульное построение АСНИ основных процессов синтеза химреактивов (рис.1) позволяет использовать ее для исследования большинства способов и технологий создания наноструктурных материалов.

В настоящее время во всём мире интенсивно проводятся работы по поиску и изучению новых физических эффектов, позволяющих разрабатывать функциональные материалы, в том числе пьезокерамику, с более высоким уровнем свойств. Исследования последних лет показали, что существует целый ряд факторов, которые могу радикально влиять на свойства пъезоэлектриков при сохранении заданного химического и фазового состава. Одним из наиболее существенных факторов является наноструктурная гетерогенность, которая в функциональных материалах приводит к значительным улучшениям свойств материалов. Особенное значение при формировании свойств материала имеет степень упорядочения структурных элементов керамики и композитов. Формирование заданной, контролируемой наноструктуры функциональной керамики возможно только при использовании нанодисперсных порошковых материалов.

Наименее исследованной и наиболее проблемной стадией получения нанодисперсных материалов является стадия фильтрации. Такое положение обьясняется тем, что в процессе фильтрации нанодисперсных суспензий наночастицы дисперсной фазы проникают в поры фильтровальной перегородки и снижают первоначальную пористость материала фильтра, тем самым существенно изменяя ее сопротивление. Сопротивление перегородки в процессе фильтрации изменяется нелинейно. Кроме того, по мере уменьшения порозности суспензии при фильтрации кардинально меняется ее реологические свойства. В результате чего ньютоновский характер вязкости суспензии меняется на бингамовский. В бингамовских тиксотропных жидкостях реологические свойства возникающих каркасных структур определяют сложную закономерность изменения вязкости от сдвигового напряжения. Эффективная вязкость таких систем описывается уравнением Михайлова – Лихгейма [2]:



где:  - вязкость жидкости, кГ∙с/м2; m – наименьшая ньютоновская постоянная вязкость предельно разрушенной системы; 0 – наибольшая предельная ньютоновская вязкость, т.е. условно постоянная вязкость неразрушенной системы; P – приложенное к системе напряжение сдвига, кГ/м2; Pm – приложенное напряжение текучести системы, кГ/м2 (предел текучести).

При объемной доле твердой фазы Ф=0,5-0,9 применяется уравнение Ганна:


где: д.с. - вязкость дисперсионной среды, кГ∙с/м2

Основная функция СППР в АСНИ – фильтрации, как единой системы, состоит в определении оптимальных режимов ведения процесса и выбора из баз данных фильтровальных материалов и фильтровально­го оборудования.

Алгоритм решения задачи исследования процесса фильтрации включает следующие основные этапы:

  • исследование кинетики процесса фильтрации и фильтровальных свойств суспензии;

  • выбор оборудования и аппаратурного оформления;

  • определение оптимального режима технологического процесса.

Исследование процесса фильтрации проводится по методике, описанной в [3]. Фильтрационные свойства суспензий рассчитываются в результате обработки данных по кинетике фильтрования, полученные на лабораторной установке. Модель представляет собой интегрированное основное уравнение фильтрации [4] с образова­нием осадка.


где: ∆P – разность давлений (избыточное или вакуум), кГ/м2; Vф - объём фильтрата, м3; Sф - поверхность фильтрования, м2;  - сопротивление фильтрующей перегородки, м/м2; α - удельное сопротивление осадка, м/кГ; U- коэффициент пропорциональности объёма образующего­ся осадка к объёму полученного фильтрата;  - продолжительность фильтрования, с.

В математической модели процесса фильтрации учтен нелинейный характер изменения сопротивления фильтрующего материала и реологии суспензии.

Выбор фильтрационного оборудования и определение оптимального технологического режима процесса фильтрации осуществляется по результатам исследований физико-химических и фильтрационных свойств суспензии. Формализованная система технологических требований к процессу фильтрации и качеству готового продукта позволяет решить задачу аппаратурного оформления процесса. Информация по выбору оборудования формируется при обращении к базе данных свойств фильтровальной ткани и к базе данных фильтровального оборудования. Фильтровальное оборудование, включенное в состав базы данных, описано по основным показателям: возможность разделения суспензии с данными физико-хими­ческими и фильтрационными свойствами; технические данные фильтров; технологические возможности разделения; технико-экономические характеристики.

Для выбранного промышленного фильтра определяются основные режимные параметры процесса разделения суспензий и решается задача определения оптимального режима ведения процесса. В качестве критерия оптимизации выбрана себестоимость выпускаемой продукции. Задача оптимизации формулируется следующим образом: определить значения режимных параметров процесса, обеспечивающих заданную производительность при минимизации себестоимости выпускаемой продукции.

Рис. 1 Блочно-модульное построение АСНИ основных процессов синтеза химреактивов
Для решения обратной кинетической задачи и поиска оптимальных значений параметров процесса фильтрации используются поисковые методы нелинейного программирования [5,6].

Представленная АСНИ-фильтрации была апробирована при разработке технологии синтеза нанодисперсной метатитановой кислоты (удельная поверхность порошка Sуд=230м2/г) для производства пьезоматериалов типа цирконата-титаната свинца. Из всего массива фильтровального оборудования системой были предложены фильтры ЕДМ 1,5-4Т; ЕДСх 0,5-3Т и ЕДГр-0,25-3Т. Разработчиком технологии был выбран автоматический друк-фильтр, снабженный системой репульпации осадка, подогрева, автоматической выгрузки осадка и регенерации фильтрующего материала, работающий под давлением до 6 кГ/см2, с рабочим объемом 0,25 м3 в титановом исполнении типоразмера ЕДГр-0,25-3Т (рис.2).

Рис.2 Режимы фильтрации, определенные с помощью системы
Выводы. В результате полного цикла работы АСНИ – фильтрации для исследуемой дисперсионной системы рекомендуются наиболее подходящие типы фильтровального оборудования, а после выбора исследователем конкретной модели фильтра, автоматически определяются оптимальные значения технологических параметров процесса фильтрации при минимизации себестоимости продукции.
Литература
1. Отчет о научно-исследовательской работе «Разработать и создать автоматизированную систему научных исследований при разработке технологий производства неорганических химических реактивов». Исп. Ожерельев И.Д., Погибко В.М. № гос. рег. 0187.0065635, 1989-1990г.г., Донецк, ВНИИ «Реактивэлектрон», 152 с.

2. Овчинников П.Ф., Круглицкая Г.С., Михайлов Н.В. Реология тиксотропных систем. К. Наукова думка, 1972. 120с.

3. Малиновская Т.Д. Разделение суспензий в промышленности органического синтеза. М Химия, 1971. 318с.

4. Методические рекомендации по определению фильтрационных свойств суспензий. М: НИИТЭХИМ, 1979. 24с.

5. Рейнфарт В.В., Соколов С. В., Воробьев В.П. , // Химическая промышленность. 1985. 2. С. 63.

6. Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование. М.: Мир,. 1975. 534с.
Аннотация:
СППР ДЛЯ исследования ПРОЦЕССОВ ФИЛЬТРАЦИИ

в химиЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЯХ
В докладе представлено краткое описание автоматизированной системы научных исследований (АСНИ) процессов фильтрации в технологиях создания наноструктурных материалов и химреактивов для конденсаторной и пьезокерамики. Система поддержки принятия решений (СППР) предоставляет исследователю информацию о наиболее подходящих типах фильтровального оборудования. После выбора исследователем конкретной модели фильтра, автоматически определяются оптимальные значения технологических параметров процесса фильтрации при минимизации себестоимости продукции.
Анотація:
^ СППР ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСІВ ФІЛЬТРАЦІЇ

У ХІМІЧНИХ ТЕХНОЛОГІЯХ
У доповіді представлений короткий опис автоматизованої системи наукових досліджень (АСНД) процесів фільтрації в технологіях створення наноструктурных матеріалів і хімреактивів для конденсаторної й п`езокераміки. Система підтримки прийняття рішень (СППР) надає дослідникові інформацію про найбільш підходящі типи фільтрувального встаткування. Після вибору дослідником конкретної моделі фільтра, автоматично визначаються оптимальні значення технологічних параметрів процесу фільтрації при мінімізації собівартості продукції.
The summary:
DSS FOR research of PROCESSES of the FILTRATION

In chemical TECHNOLOGIES
In the report the brief description of the automated system of scientific researches processes of a filtration in technologies of creation nanostructural materials and chemical reagents for condenser and piezoceramics is presented. Decision Support Systems (DSS) gives to researcher the information about filtering equipment. After a choice concrete model of the filter automatically determines optimum technological parameters of filtering.





Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

: 001: 661 сппр для исследования процессов фильтрации в химических технологиях icon: 001: 661 Вопросы масштабирования в химико-технологических процессах
На конференции «сппр-2009» в докладе авторов «сппр для исследования процессов фильтрации в химических технологиях» обсуждались возможности...

: 001: 661 сппр для исследования процессов фильтрации в химических технологиях iconавтоматизированная система исследований химико-технологических процессОВ
На конференции «сппр-2009» в докладе авторов «сппр для исследования процессов фильтрации в химических технологиях» обсуждались возможности...

: 001: 661 сппр для исследования процессов фильтрации в химических технологиях iconГ. В. Иванова «Автоматизация технологических процессов основных химических производств»
Методическое пособие предназначено для курса лекций по учебной дисциплине «Автоматизация технологических процессов основных химических...

: 001: 661 сппр для исследования процессов фильтрации в химических технологиях iconТема: Скорость химических реакций. Факторы, влияющие на скорость химических реакций. Цели
...

: 001: 661 сппр для исследования процессов фильтрации в химических технологиях iconЛекция 14 Тема: Разработка сппр для систем экологического мониторинга...
Обобщенная математической модель сппр для систем мониторинга была положена в основу разработки компьютерной сппр для системы экологического...

: 001: 661 сппр для исследования процессов фильтрации в химических технологиях iconАвтоматизированная диалоговая система надра–Д исследования процессов в многокомпонентних средах
Описан автоматизированный диалоговый программно-алгоритмический комплекс надра–Д, который предназначен для исследования процессов...

: 001: 661 сппр для исследования процессов фильтрации в химических технологиях iconНекоторые аспекты исследования процессов сжатия газа и создания новых...
Целью настоящей работы является обеспечение более экономичных процессов сжатия газа в объемных компрессорах путем предложения более...

: 001: 661 сппр для исследования процессов фильтрации в химических технологиях iconВыбор методов обработки изображений фгдс-исследования для скс диагностики жкт
Е. В. Выбор методов обработки изображений фгдс-исследования для скс диагностики жкт. В статье сравниваются методы сегментации изображений...

: 001: 661 сппр для исследования процессов фильтрации в химических технологиях iconИпммс нану
В данной статье мы хотели бы коснуться темы построения сппр бизнес-аналитика, в частности, таких сппр, которые позволяют строить...

: 001: 661 сппр для исследования процессов фильтрации в химических технологиях icon1. Постановка задачи оптимальной фильтрации
Гц зависимость словесной разборчивости от S/N показана на рисунке а [4]. Аналогичный график для узкополосного шума приведен на рис...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
uchebilka.ru
Главная страница


<