Проект отделения молекулярной сушки пасты нистатина с разработкой процесса самозамораживания продукта, страница 9

Где χ_а- электропроводность анолита, зависящая от его концентрации и температуры, См·м^-1; τ_д- пробег диафрагмы, сут.

2.2.2. Расчет протекаемости диафрагмы по адаптивным алгоритмам

На выход по току наиболее существенное влияние оказывает, скорость протекания электролита в порах диафрагмы. Чтобы предотвратить попадание ионов ОH^- в анолит из катодного пространства, скорость электролита в порах диафрагмы должна быть не меньше скорости электрической миграции ионов ОH^-, перемещающихся против потока электролита.

Скорость электролита определяется его расходом. Для длинных и тонких пор насасываемой диафрагмы (l/d~1000 при d=0,01мм) можно предположить ламинарное движение жидкости. В этом случае процесс истечения электролита подчиняется закону Пуазейля, который устанавливает линейную зависимость между расходом и перепадом давления. В производственных условиях эта зависимость сложнее, однако в определенном диапазоне перепада давления ( в зоне возможного воздействия на процесс) для асбестовых диафрагм был получен ее линейный характер.

Q_S=G_S/ρ_S=σΔh,                                             (2.7)

где Q_S- объемный расход электролита, перетекающего из камеры анолита в камеру католита, м³/ч; σ- коэффициент, учитывающий протекаемость диафрагмы, м³/Па·ч; Δh - перепад давления на диафрагме, Па; G_S,  ρ_S- определяют по математической модели электролизера.

Перепад давлений на диафрагме(с учетом гидростатического напора электролитов и разрежений в анодном и катодном блоках электролизера) можно рассчитывать по уравнению:

Δh=k(H_аρ_аk_га- H_кρ_кk_гк)- h_а+h_к; H_а=H₀+ ΔH_а ,                             (2.8)

где k = 9,81-коэффициент пересчета размерности Н/кг; H₀- минимальный уровень анолита, зависящий от конструкции электролизера, м; ΔH_а-измеренный уровень анолита, в дальнейшем изложении именуемый уровнем анолита, м; H_к- уровень католита, зависящий от конструкции электролизера и положения сливной трубки, м; ρ_а, ρ_к –плотность анолита и католита соответственно,кг/м³; k_га, k_гк- степень газонаполнения анолита и католита, зависящая от ряда факторов; h_а, h_к - разрежение в камере анолита и католита,Па; h_а- h_к=100-150 Па – (регулируется вручную или автоматически с помощью системы стабилизации разрежения в хлорных и водородных коллекторах).

Воспользоваться данным уравнением для расчета коэффициентов протекаемости нельзя, так как невозможно рассчитать степень газонаполнения анолита и католита. При расчете протекаемости по адаптивному алгоритму, использующему кусочно-ленийную аппроксимацию отображения на плоскости σ - τ_д сложной функции σ = f(τ_д), зависимость можно упростить, выделив из нее существенно меняющуюся часть ΔH_а, остальные переменные будут учтены косвенно при адаптации. Таким образом получим уравнение:

Q_S=σ(kρ_аΔH_а+h),                                                     (2.9)

где h - некоторая величина, которая может быть получена из предыдущего уравнения и зависящая от конструкции электролизера и значения h_a - h_к, Па. При работе электролизера, вследствие влияния многих факторов значения коэффициента σ меняются.

Разделим факторы на две группы:

1)  изменение протекаемости диафрагмы, зависящее от времени ее работы (изменение свойств асбеста, засорение пор и т.д.);

2)  изменение протекаемости диафрагмы, не зависящее от ее пробега (изменение температуры и состава рассола и т.д.).

При управлении процессом факторы, не зависящие от пробега диафрагмы,стремятся устранить, не допускают колебаний параметров за регламентные пределы.

В общем случае коэффициент, учитывающий протекаемость диафрагмы, целесообразно рассчитывать по уравнению, полученному регрессионным анализом статистических данных, измеренных на промышленных электролизерах:

σ=μ_S^-1ΣΔH^j_аΣΣb_ijτⁱ_д,                                       (2.10)

где μ_S(t_S,a_S) - вязкость электролита, протекающего через поры диафрагмы, зависящая от его состава и температуры, м²/ч; ΔH_а- измеряемый уровень анолита,м; τ_д- пробег диафрагмы, сут. Как показали расчеты, выполняемые для действующих производств i, j Î{0,1,2,3}.

2.2.3 Расчет выхода по току продуктов электролиза