Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Элементы и устройства систем низких и сверхвысоких частот

..pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
20.11.2023
Размер:
5.41 Mб
Скачать

УДК 621.365.5. О .П .Козлова

РАСЧЕТ КАТАЛИТИЧЕСКОГО РЕАКТОРА С СВЧ ЭНЕРГОПОДВОДОМ НА БАЗЕ КАМЕРЫ ЛУЧЕВОГО ТИПА

Каталитический реактор с СВЧ энергоподводом [1] может быть собран на базе камер с бегущей волной не­ скольких типов.

Каталитический реактор на базе прямоугольного вол­

новода, согнутого

меандром,

показан на рис.1,а.

В

этом

случае

катализатор

представляет

собой плоский

слой

размером

ак х

вк х ск

а

подвод СВЧ

энергии к

ка­

тализатору осуществляется в сечениях 1 и 2 от двух генераторов.

Если условно развернуть изогнутый

волновод из п

секций

в

одну линию, то распределение

СВЧ

мощности

Р

= Р (х)

от

каждого генератора и суммарная

мощность

от

двух генераторов показана на рис.1,6. Пренебрегая от­ ражениями электромагнитных волн на участках согласую­ щих переходов от секции к секции и в сечениях 1 и 2, изменение СВЧ мощности от двух негогерентных генера­ торов можно записать в виде

Р(х)=Р0(е-2а‘+е~м,к"-х)),

(1 )

где а - постоянная затухания в волноводе, содержащем плоский слой катализатора в середине широкой стенки волновода параллельно узкой, причем [2]

it1aKs xq,tgScp

(2)

Здесь Sep1/ tg6Cp - диэлектрические параметры катализа­ тора, принятые средними на интервале рабочих темпера­

тур;

А

-

длина

волны

СВЧ генератора;

а ~ размер

широ­

кой

стенки волновода.

х = 0,5 пск в центральной секции

Согласно

(1)

при

волновода

нагрев катализатора меньше, чем в секциях 1

и п.

Что

касается равномерности нагрева, то, как по­

казано

в

[1],

тепловыделение будет

равномерным,

если

ак ^

0/1а .

мощность

потерь Рп(х) в слое равна

 

Погонная

 

-2ах+0-2а(жь-дс)^

(3)

где

Р о "

мощности каждого

СВЧ генератора, тогда с уче-

ТОМ

(3)

в адиабатическом

приближении

 

 

й

Р

 

 

Uexod _

г гввхо _ chonq,

 

 

п

р

 

 

пцентр

г щцепт

где бн

и

б„-'цвипр

температурные

напоры поверхности в

секциях

1 и

п (сечения 1 и 2),

а

Р„ вход и

Р„ центр - по­

гонные

мощности потерь в этих сечениях. Тогда

 

 

с„=—

ArchK=^~lg jJl+Jl~\

(4)

 

 

" an

an \

\

K 2)

Po

 

 

 

 

 

 

JT ~>

 

 

 

 

 

 

e*

£

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сечение 2

 

 

(

 

 

 

po

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/JO+e*"*)

 

 

 

 

P0(l+e'2™-)

Рис.1. Плоский слой катализатора в КЛТ на прямоугольном волноводе, изогнутом меандром

КПД по использованию СВЧ энергии равно

 

^ ,

(5)

а число секций меандрового волновода

 

в к

 

в .

( б )

где вк -размер слоя катализатора, определяемый техно­ логическими требованиями на величину слоя, необходи­ мого для реализации каталитической реакциипри задан­ ном расходе рабочего газа.

Для рассматриваемой компоновки каталитического ре­ актора справедлива номограмма, показанная на рис.2.

Рис.2. Номограмма для расчета каталитического реактора на КЛ'Г.

Расчет ск может быть проведен следующим образом:

-‘задается максимально допустимый перепад темпера­ туры от секции к секции К3 ;

-но номограмме определяются q и апск;

-по (2) рассчитывают а для средних в рабочем диапозоне температур есрхf tg5 ср катализатора на разрешенных к применению в технологических уста­

новках частотах 2450; 915; 433; 433МГц;

-по номограмме для каждой из указанных частот на­ ходят ск;

-но (6) находят л.

Объем катализатора на каждой из частот равен

 

 

 

 

 

 

 

 

(7)

где

индекс f

показывает,

для какой из

разрешенных

частот

найден

объем

катализатора, причем

af х

в£

- се­

чение

прямоугольного

волновода.

 

 

 

ных

Наибольшие размеры поперечных сечений прямоуголь­

волноводов

на частоте

2450МГц-110х55мм,

на

часто­

те 915МГц~292х146мм, на частоте 433МГц~620х310мм, так

что

ак 2450*1 /Осы; ак 915 *3см;

ак 433 *

6см.

то при

за­

 

Поскольку в

серийных

волноводах

а/в

=2

данном

вк

по

формуле

(7)

величина

Vf определяется

только

ск£, причем cKf=cKx с

учетом

уравнений

(2),

(4),

(6)

имеет

вид

 

 

 

 

 

 

 

тем больше Л., чем больше в, а, значит, и ск , V£

ЛИТЕРАТУРА

1.Козлова О.П., Архангельский Ю.С., Симонов В.Ф. Раз­ работка каталитических реакторных устройств с СВЧ энергоподводом // Электротехнология на рубеже ве­ ков: Сб. научн. ст. по материал, конф. - Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2001. - С. 82-83.

2.Архангельский Ю.С. Установки диэлектрического на­ грева. СВЧ установки. - Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2003.

УДК 621.385.01

С.А. Трачух

 

В .Б .Байбурин

ЧИСЛЕННЫЙ МЕТОД РЕШЕНИЯ УРАВНЕНИЯ ПУАССОНА

Запишем уравнение Пуассона для прямоугольной об­

ласти (рис. 1):

 

 

(1 )

Примем нулевые граничные условия

^(«S')=0

S - граница

Р(х,у)

ЬW х

p(s)=o

Рис. 1. Прямоугольная область

В разностной форме уравнение Пуассона примет вид:

У м J ~ ^Уи + Vi-u , Фи* ~ ^Уи + У*J-l

п

/о \

h1

h1

p,j

U)

где p(J - известные значения в узлах сетки, h - шаг

 

сетки.

 

 

 

Выразим <ри :

 

 

 

 

<P,j=

•ft2 +

+9,-и +9,ja+,.Н)

(3)

 

Вычислительную схему (3) можно использовать для

решения уравнения Пуассона итерационным методом.

 

ным

При решении дифференциальных уравнений итерацион­

методом важен

выбор

затравочного

решения.

Если

оно

будет близко к

искомому решению, то

за счет

этого

можно сократить количество

итераций.

 

 

Рассмотрено два способа задания затравочного реше­ ния. В первом способе затравочные значения сеточной функции (*) принимаются равными значениям ри. Во вто­

ром способе для получения затравочных значений приме­

няется метод прогонки.

Метод прогонки используется

для определения значений

сеточных функций вдоль каж­

дой вертикали сетки и вдоль каждой горизонтали. Затем для каждого узла, находящегося на пересечении гори­

зонтали и

вертикали, берется среднее

от

полученных в

этом узле методом прогонки значений.

случаев pv, по­

Расчеты, проведенные

для

различных

казывают,

что

оба

способа

обеспечивают

значительное

сокращение

3-4

раза)

числа итераций

по сравнению,

например,

с другими возможными способами задания за­

травочных

решений

(случайные

значения

фу,

нулевые зна­

чения фу~ 0) .

Число итераций целесообразно ограничить при выпол­ нении условия

(4) где фу*10 - максимальное значение на п+10 итерации, фу

- максимальное значение на п итерации.

Величину допустимой можно оценивать следующим образом:

1) просуммируем все значения р0 и поместим суммарное значение в центральном узле сетки;

2)при этих условиях определяем I, как среднее зна­ чений <Ру в центральном узле, полученных при при­ менении метода прогонки по горизонтали и по вер­ тикали;

3)расчет показывает, что таким образом может быть

оценено максимальное значение фц . Примем величи­ ну \е\»0.0001•|/|, что приемлемо для многих практиче­

ский

задач.

 

 

 

Рассмотрим пример.

 

 

Пусть значения ру в узлах итерационной решетки за­

даются в виде треугольника рис. 2.

следовательно,

Для

данного

случая

1=500,

е= 0.0001•|/|=s0.05 .

Условие |^,+1°- ф* д л я

рассматриваемых

случаев

задания

затравочного

решения

достигается уже

на 190-270 приближении. Тогда как при задании нулево­ го затравочного решения фу- 0 условие достигается на 780-980 приближении. В данном примере условие

К +1°-^|<0.05 выполнилось на 200 приближении при выборе

первого способа задания затравочного решения и на 198 при втором способе.

Рис.2. Распределение значений р у в узлах итерационной решетки

(верхнее значение в каждом узле), задание затравочного ре­ шения по первому способу (нижнее значение в каждом узле)

<Р1= Ри

В результате вычислений для случая, представленно­ го на рис.2, получим следующее решение (рис. 3):

На рис. 3 цветом (в градации серого) каждого квад­ рата указано значение потенциала в узле (левая нижняя точка квадрата). Чем меньше значение потенциала, тем темнее квадрат.

В случае распределения pv, рис.4, используя первый метод задания затравочного решения, результат можно получить на 230 приближении. Если использовать второй метод задания затравочного решения, то - на 231 при­ ближении .

УДК 66.015.24

И.Н.Антонов

 

А.В.Квон

ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ СУЛЬФАТСОДЕРЖАЩИХ ЖИДКОСТЕЙ

Развитие некоторых отраслей промышленности и экологическая обстановка в мире привели к возник­ новению ряда проблем, связанных с обезвреживанием и утилизацией промышленных отходов. В настоящее время для решения данного вопроса ведется поиск новых тех­ нологий и химических процессов. Эти исследования на­ правлены на предотвращение, загрязнения окружающей среды, то есть разработкой малоотходных или безотход­ ных производств, с использованием в промышленности в качестве исходных веществ безвредных или более безо­ пасных веществ по сравнению с теми, что применяются сейчас.

С этой же проблемой столкнулось производство орга­ нических удобрений, а именно с эффективностью применяемых ими методов для очистки промышленных стоков от органических соединений.

В связи с этим предложен электрофизический метод

обработки промышленных стоков. Этот метод, главным об­

разом,

основан на ультразвуковой обработке жидкости.

Кроме

этого, предполагается использовать озонирование.

В

технологическом процессе предлагается использо­

вать несколько способов воздействия на технологическую жидкость для достижения максимального результата очи­

стки.

Возможно,

это приведет к вторичному использова­

нию химических-растворов в промышленности.

 

Подобная задача решается химическими методами. В

раствор

добавляют либокоагулянты, которые

воздейст­

вуют

на

органические вещества, вызывая сцепление их

друг

с

другом.

В результате крупные частицы

выпадают

в осадок и удаляются из жидкости. Либо катализаторы, которые ускоряют реакции окисления органических ве­ ществ. Однако процесс растворения веществ продолжите­ лен и трудно добиться равномерности распределения по всему объему, поэтому не всегда эффективно удаляются органические вещества. Кроме того, после реакции ка­ тализатор необходимо очищать, а приводит к некоторым осложнениям процесса обработки.

Предложен электрофизический метод - ультразвук, способный интенсифицировать многие физические и физи-

Соседние файлы в папке книги