Система уравнений для расчета скорости естественного упаривания

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………..4

1. АНАЛИЗ  ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА СКОРОСТЬ                                                                              ЕСТЕСТВЕННОГО   УПАРИВАНИЯ ,  И   ЗАВИСИМОСТЕЙ  ДЛЯ  ЕЕ

РАСЧЕТА…………………………………………………………………….5

2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ  МОДЕЛИ  ПРОЦЕССА         ЕСТЕСТВЕННОГО УПАРИВАНИЯ РАСОЛОВ…………………………7

3. ПОДГОТОВКА  И  АНАЛИЗ    ИСХОДНЫХ    ДАННЫХ   ДЛЯ     РАСЧЕТОВ СКОРОСТИ ИСПАРЕНИЯ.. 11

4. ОПИСАНИЕ   ПРОГРАММЫ    РАСЧЕТОВ    СКОРОСТИ  ЕСТЕСТВЕННОГО УПАРИВАНИЯ.. 17

5. РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ЕСТЕСТВЕННОГО УПАРИВАНИЯ РАССОЛОВ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. 23

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………….27

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ....................................28

ПРИЛОЖЕНИЕ А…………………………………………………….……30

ПРИЛОЖЕНИЕ Б…………………………………………………….….…34

ВВЕДЕНИЕ

Тепло- и массообменные процессы играют одну из ведущих ролей в технологиях химической и смежных отраслей промышленности. Однако закономерности их протекания до настоящего времени недостаточно изучены. Это обстоятельство затрудняет расчеты процессов и их оптимизацию, проектирование совершенного оборудования, оценку целесообразности применения конкретных технологических решений. Отсутствие исследований по частным случаям тепло- и массообменных процессов не позволяет осуществлять их анализ и моделирование , не позволяет принимать корректные инженерные решения. 

Актуальной задачей является также использование альтернативных источников энергии для осуществления технологических процессов. В связи с наличием в Беларуси больших разведанных запасов высокоминерализованных природных рассолов возникла потребность в разработке технологии получения из них йода, брома, лития и других элементов, их соединений. Отдельные технологии переработки рассолов предусматривают весьма энергоемкую стадию – упаривание [1-5]. При использовании промышленных теплоносителей процесс предварительного упаривания требует сложного аппаратурного оформления и дорог. Альтернативой явля­ется естественное упаривание в открытых бассейнах, широко применяемое в иодобромной промышленности при первичной переработке сырья - морской воды [1-3, 6]. Однако бассейновые технологии распространены в настоящее время лишь в климатических зонах с более высокой, чем в Беларуси, интенсивностью солнечной радиации. Поэтому представляет интерес  определение целесообразности проведения естественного упаривания природных рассолов в условиях Беларуси с использованием солнечной энергии. Для этого необходимы разработка математической модели процесса естественного упаривания и на основании ее проведение оценочных расчетов.

1. АНАЛИЗ  ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА СКОРОСТЬ                                                                               ЕСТЕСТВЕННОГО   УПАРИВАНИЯ ,  И   ЗАВИСИМОСТЕЙ  ДЛЯ  ЕЕ

РАСЧЕТА

Факторами, влияющими на скорость естественного испарения воды из бассейнов (водоемов), являются климатические условия (температура воздуха, его относительная влажность, скорость ветра, величина солнечного баланса),  состав раствора в бассейне, его геометрические параметры (поверхность, глубина). Изменение уровня раствора в незащищенном от атмосферных осадков бассейне также зависит от их количест­ва [1-3, 6-8]. Скорость ветра определяет интенсивность конвективного переноса па­ров воды от поверхности испарения. Движущей силой процесса испарения является разность давлений паров влаги над поверхностью раствора и в окружающем воздухе. Давление паров над поверхностью раствора зависит от его температуры и состава. Дав­ление паров в окружающем воздухе является функцией его температуры и относитель­ной влажности. Климатические условия зависят от географического положения и значи­тельно меняются не только с изменением пор года, но и в течение суток.

Максимальная движущая сила процесса естественного испарения для условий Беларуси наблюдается в летний период.

По результатам изучения материалов справочников [10-13] и монографии [14] сделан вывод, что наиболее благоприятными для проведения естественного упаривания рассолов, добываемых и подлежащих переработке в районе городского поселка Октябрьский, яв­ляются следующие месяцы: апрель, май, июнь, июль, август и сентябрь.

Литературные источники рекомендуют для расчета скорости испарения различ­ные зависимости. Наиболее полные сведения о методах расчетов изложены в моногра­фии  [7], руководстве  [9], указаниях [8], обзоре  [6]. Монографии  [1-3]  предлагают использовать для расчета скорости  испарения  воды  из рассолов в бассейнах Е,  м/месяц,  уравнение Майера        

E = 0.4*10^-3 (e_p-e)(5+w) ,                                              (1)

где  w - скорость ветра, м/с;

e_p и е - равновесное давление паров воды над поверхностью рассола и в  

            атмосфер­ном  воздухе соответственно ,Па.    

Однако критический анализ различных зависимостей для расчета скорости испа­рения, проведенный В.И. Бабкиным [7], указывает на значительную погрешность вы­числений по уравнению Майера. Поэтому в  монографии[7], обзоре[6] рекомендуется вести расчет скорости испарения по формулам, приведенным в нормативном документе [8]:

E = 1.4*10^-6 n(e_p-e)(1+0.72w) ,                                    (2)

 E = 1.4*10^-6 n(e_p-e)(k_о+0.72w) ,                                   (3)