Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
Глава 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ПРОЦЕССОВ СИНТЕЗА УВНМ
Наиболее достоверные данные о ходе процессов, протекающих в реальных технологических аппаратах, могут быть получены (за исключением конечно, прямых измерений) лишь на основе математического моделирования полей определяющих характеристик и параметров.
Целью математического моделирования основных и вспомогательных процессов получения УВНМ является исследование данных процессов и использование решений уравнений математических моделей в инженерной методике расчета.
В качестве основного процесса рассматривается кинетика получения УВНМ с точки зрения макрокинетического подхода. В качестве вспомогательных выступают процессы:
– процесс испарения жидких и сжиженных углеводородов, реализуемого в испарителях установленных на стадиях подготовки исходных жидких и сжиженных углеводородов;
– процесс адсорбции в аппарате не подвижным слоем сорбента, реализуемого в адсорбционном демпфере на стадии подготовке исходных газообразных продуктов;
– процесс термического разложения газообразных продуктов пиролиза на поверхности сажи нагретой прямым электрическим способом.
Так же в рамках данной главы рассмотрены математическая модель процесса индицированного тепловыделения в слое катализатора не прямыми методами нагрева (в поле СВЧ, индукционные методы, ультразвуковые).
Для разработки математических моделей процессов переноса при синтезе УВНМ, процессов совместных тепло- и массопереноса в адсорбционном аппарате, процесса термического разложения углеводородов на поверхности сажи использовалась методика разработанная проф. Туголуковым Е.Н. [238].
Сущность методики состоит в представлении как нестационарных, так и стационарных полей определяющих параметров химико-технологического оборудования как совокупность полей элементарных пространственно-временных областей, моделируемых аналитическими решениями систем линейных дифференциальных уравнений.
В общем случае под элементарной областью понимается область определенных размеров, рассматриваемая в течение известного интервала времени и охватывающая как объемы заполняющих аппарат сред, так и конструкционные элементы аппарата, влияющие на поля определяющих параметров. Полная совокупность элементарных областей составляет весь рабочий объем аппарата за период времени.
Конкретный вид элементарной области и соответствующая ей математическая модель определяются геометрическими характеристиками оборудования и кинетическими закономерностями протекающих в нем процессов [238].