книги из ГПНТБ / Николай Александрович Шилов [сборник]

4. Нарастание концентрации хлора во времени. Уголь с 18% влаги. Скорость тока 3 л)мин. Концентрация хлора 2%. Рис. 4а, крив. 5, 7, 9.

Пунктирная линия—скорость тока 3 л, 2% хлора

1

|г

174

Рис. 4а. Скорость тока 3 л , 2% хлора: 1—уголь сырец, измер. после 1-го членика;

Рис. 46. Скорость тока 3 л, 4% хлора:

7—измер. после 1-го членика;

2— „ , 2-го

175

В. Зависимость времени защитного действия от длины поглощающего слоя

Относящиеся сюда данные приведены в предыдущих таблицах, а потому мы даем только соответствующие кривые, изображенные па рис. 5.

(X

о

Ри с . 5

/- скорость тока 3 л, 8,2% хлора;

Г. Непосредственное весовое определение пространственного расположения поглощенного хлора в защитном слое

Данные приведены (поскольку они имеются) в предыду­ щих таблицах, поэтому и здесь ограничиваемся диаграммой

(рис. 6).

уголь одного обжига 4— то же уголь крупн. зерна;

5—скор, тока 5 л, 1,9% хлора

176

иметь место в начальных участках слоя, где «область гради­

в соприкосновении с адсорбентом или прошедшего короткий слой такового. Условия первоначального образования «обла­ сти градиента» будут здесь, очевидно, другие, чем в средних или конечных участках системы: падение концентрации будет вначале более резким, чем это имеет место в более поздние стадии процесса в средних или конечных участках слоя, а, следовательно, этой начальной области, отвечающей перво­ начальному образованию типичного полного скачка концен­ траций, должна отвечать и меньшая его протяженность, и бо­ лее короткий период времени образования (защитного дейст­ вия) .

Когда начальная область скачка концентрации сформиро­ вана в системе, в дальнейшем можно принять ее продвиже­ ние вдоль поглощающего слоя, а вместе с тем и продвижение фронта газа, приблизительно с постоянной скоростью внут­ ри поглощающей системы. Как показывают наши числовые данные, в действительности дело обстоит несколько сложнее. Даже самые задние участки системы, хотя бы и после дли­ тельной работы, лишь медленно доходят вполне до 100% использованйя своей адсорбирующей способности и продолжа­ ют несколько адсорбировать газ. Поэтому во время продви­ жения фронтальной области газа на некоторую длину рабо­ тает не только данный вновь захваченный участок, но в боль­ шей или меньшей степени все предыдущие участки угля. В графической схеме это выражается на рис. 7. Рисунок этот

Рис. 7

сильно схематизирован. В действительности наши опыты по­ казывают заметное искажение всей фронтальной кривой по мере ее продвижения. Однако с определенного момента мож-

1 7 8

совпадают в изогнутых участках, отвечающих начальным периодам. Иногда опыт расходится именно в этом периоде, протекая параллельно в области постоянных значений для k. Так, например, прямолинейные участки прямых для крупно­ го и мелкого угля при скорости тока в 3 л и концентрации хлора около 2% протекают параллельно, но начальные тра­ ектории линий различны для двух этих опытов. Вообще, рас­ суждая теоретически, предельными случаями для характери­ стики начального периода будут следующие: 1) при чрезвы­ чайно слабой динамической активности * адсорбента будем иметь очень короткий начальный период, а вместе с тем и малый коэффициент защитного действия; на рис. 5 соответствующая кривая пойдет от нуля почти прямолинейно под малым уг­ лом с осью ординат; 2) при очень большой динамической ак­ тивности адсорбента мы также будем иметь короткий на­ чальный период (резкое падение концентрации хлора внутри поглощающего слоя), соответствующая кривая пойдет от ну­ ля опять-таки почти прямолинейно и если при этом газоемкость адсорбента велика, то коэффициент защитного дейст­ вия также имеет большую величину и угол с осью абсцисс становится малым.

Хотя для характеристики как коэффициента защитного действия поглощающей системы, так и ее начального перио­ да важна прежде всего динамическая и в меньшей степени статическая активность адсорбента, тем не менее на опыте обнаруживается некоторое отличие в степени зависимости от динамической активности для двух этих величин и некоторая специфичность соотношений. Можно предполагать, что для начального периода особенно существенна адсорбционная ра­ бота самых внешних слоев адсорбента, тогда как для коэф­ фициента защитного действия важное значение имеет также

можно математически выразить эти сложные соотношения в общей форме. Поэтому мы предлагаем для практической ха­ рактеристики поглощающих систем принять две э м п и р и ч е ­ с к и е величины.

А. Н а ч а л ь н ы й п е р и о д как время, потребное для образования области градиента (скачка) концентрации пог­

* Под динамической активностью мы разумеем способность погло­ щать из тока воздуха; для нее особенно характерна скорость адсорбции. Статической активностью мы обозначаем равновесие адсорбента с поко­ ящимся адсорбируемым газом.

180

тоянной. Коэффициент защитного действия k выражает собой время защитного действия на единицу длины поглощающего слоя. Это есть обратная величина скорости продвижения фронта газа в поглощающем слое.

4. Предлагаемая практическая методика характеристики поглощающих систем

Для определения указанных выше величин можно было бы разработать методику, аналогичную той, которую мы при­ меняли в наших опытах. Однако такая методика чрезвычай­ но сложна, требует специальных приборов и большой затра­ ты времени. Она вряд ли пригодна для повседневной работы в лаборатории и для накопления возможно большего мате­ риала, который позволил бы сделать сравнение, выработать нормы и наметить практические выводы. Особенно трудно ус­ тановить практический метод определения начального перио­ да, так как он непрерывно и постепенно переходит во вторую стадию работы поглощающей системы. Теоретической грани­ цы здесь нет и быть не может. Как указывалось выше, даже после длительной работы адсорбционного слоя начальные участки продолжают адсорбировать газ, искажая фронталь­ ную линию и усложняя общий ход процесса. Однако практи­ чески можно подойти к вопросу приближенно и условно, до­ вольствуясь относительными числами, насколько они отража­ ют свойства самой поглощающей системы и обнаруживают зависимость от внешних условий опытов, давая возможность характеризовать и сравнивать работу различных поглотите­ лей в различных условиях.

Такой методикой, на наш взгляд, могла бы быть следую­ щая. Два или лучше три одинаковых поглотительных аппа­ рата, достаточных по своему защитному действию для того, чтобы каждый из них мог вместить фронтальную область па-, дения концентрации, соединяют последовательно и между ни­ ми, так же как и после третьего аппарата, включают трубоч­ ки с индикаторной бумажкой. Таким образом, можно зафик­ сировать время, отвечающее защитному действию каждого из аппаратов в отдельности. Если соблюдено указанное выше условие, то 2-й и 3-й аппараты должны дать одинаковое вре­ мя защитного действия. Назовем его 0 2. Так как время 0 2 от­ вечает, очевидно, прямолинейным участкам на рис. 5, то, раз­ деляя 0 2 на длину аппарата L, получим коэффициент защит-

0

ного действия k = -7—.