Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
8
Добавлен:
20.02.2016
Размер:
99.33 Кб
Скачать

Програма ехаSt

Mоделювання масообмінних процесів в електрохімічних апаратах

  1. Обєкт і мета розрахунків

1.1 Фізичний обєкт, який моделюється– технологічний процес в електрохімічному аппараті (ЕХА). Він повністю відповідає описанню в програмі еха. Відмінність полягає в тому, що в програмі ехаST моделюється лише стаціонарний процес.

Мета роботи-

1-вивчення закономірностей массообміну в електрохімічних апаратах ідеального змішування безперервної дії, а також способів регулювання і управління робочим режимом процесу;

2-ознайомлення з числовим алгоритмом вирішення математичної моделі (системи алгебраїчних рівнянь ), в тому числі - порівняння результатів розрахунків режиму процесу для однієї і тієї ж системи двома принципово різними алгоритмами (ЕХА, ЕХАST).

1.3 Програма написана алгоритмічною мовою ФОРТРАН, має просту структуру, з введенням вхідних даних безпосередньо в текст. Позначення змінних ті ж, що і в програмі “ЕХА”.

Програма розраховує режим електрохімічного процесу в апараті при постійному струмові навантаження I. Розраховуються та виводяться в файл результатів кінцеві (стаціонарні) значення параметрів.

  1. Математична модель і алгоритм

Математична модель масообміну в ЕХА в стаціонарному режимі роботи відрізняється від описаної в програмі “ЕХА” моделі нестаціонарного режиму (того ж самого технологічного обєкту) лише однією ознакою – в рівняннях (1) та (2) балансу компонентів розчину А та В замість похідних від концентрацій стоять нулі:

; (1)

; (2)

; (3)

; (4)

; (5)

; ; (6)

- задана функція концентрацій речовин (або константа); (7)

- задана функція концентрацій речовин та струму (або константа). (8)

В цій системі кількість незалежних змінних параметрів дорівнює 7: I, J, J1, CA, CA1, CB, CB1 . Всі інші параметри є залежними (тобто їх можна записати як функції незалежних), в даному прикладі , , ,,.

Система алгебраїчних рівнянь математичної моделі вирішується найпростішим ітераційним методом, шляхом послідовних перерахунків значень невідомих параметрів за формулами, які одержують з алгебраїчних рівнянь балансу:

, (9)

, (10)

. (11)

Дані для нульового наближення задають орієнтовно, або одразу числами, або операторами-формулами спрощених грубих оцінок (як в програмі).

Теорія масообмінних процесів в електрохімічних апаратах та алгоритм роботи програми докладніше описані в [1] (с.83106).

В наведеному далі прикладі програми моделюється процес в умовному бездіафрагменому ЕХА для електролізу NaCl, з сумарною реакцією

, ВТ1 (13)

і додатково розраховуються значення напруги електролізера і питомих витрат енергії на одержання хлору (кВтГод/кг)

, . (14)

C------- ПРОГРАММА ЕХАST-F77.for

C МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ АППАРАТАХ

C Расчет характеристик ЭХА в стационарных режимах

C----------------------------------------------------------------------

REAL I,J1,J2

DATA AA, AB, EA, EB, EG, ET

* /0.7, 0.98, 2.18, 1.49, 0, 0 /

C ----------------------------- --------------------------------

DATA I , CA , CB, J1, CA1, CB1

* / 10000, 100, 100, 100, 310, 0 /

CS---------------------------------------------------------------------

OPEN (UNIT=1,FILE='REZ.REZ', STATUS='UNKNOWN')

WRITE (1,38)

38 FORMAT(1X,'__EXA массообменные процессы стационарный режим УДХТУ)

WRITE (1,34)

34 FORMAT('______AA______BB______EA______EB______EG______ET')

WRITE (1,35) AA, AB, EA, EB, EG, ET

35 FORMAT( 1X,6F8.2 )

WRITE (1,36)

36 FORMAT(1X,

* '_____CA_____CB____CA1____CB1______I_____J1')

WRITE (1,37) CA, CB, CA1, CB1, I, J1

37 FORMAT( 1X,7F7.0)

CL----------------------------------------------------------------------

R1 = 1000. + AA*CA1 + AB*CB1

CL---------------------------------------------------------------

WRITE (1,39)

39 FORMAT

* (//4X,'ITER_______CA_______CB________R2______BT_______J2')

CL_____блок нулевого приближения ____________________________

DELTA1=1

DELTA2=1

ITER=0

CAST=1000

CBST=1000

J2 = J1

CA = (J1*CA1 - I*EA)/J2

CB = (J1*CB1 + I*EB)/J2

BT = 1

R2 = 1000. + AA*CA + AB*CB

WRITE (1,2) ITER,CA,CB,R2,BT,J2

CL---------------------------------------------

DO 1 ITER = 1,300

C-------------------------------------------------

C------условный пример – электролиз NaCl без учета диафрагмы --------

C GH -поток водорода  Г/час

C GCL -поток хлора  Г/час

C GP - поток испарения воды Г/час

C GTP - суммарный поток паро-газовой фазы Г/час

С Х1,Х2-парциальные давления газа и водяного пара

CL-------------------------------------------------------------------

BT = 1- (0.096/100)*CB

GH = I*( 1/26.8)*BT

GCL = I*(35.5/26.8)*BT

X1= 355

X2= 760

GGG = X1/(X2-X1)

GP = (GH/2+GCL/71)*(18)*GGG

GTP = (GP + (GH+GCL))

R2 = 1000. + AA*CA + AB*CB

J2 = (J1*R1 - GTP)/R2

CA = (J1*CA1 - I*EA*BT)/J2

CB = (J1*CB1 + I*EB*BT)/J2

WRITE (1,2) ITER,CA,CB,R2,BT,J2

2 FORMAT(3X,I5, 2F9.3,F10.3,F8.3,F9.3)

CL----------------------------------------------

DELTA1 = ABS(CA-CAST)/ABS(CA+CAST)

DELTA2 = ABS(CB-CBST)/ABS(CB+CBST)

IF ((DELTA1+DELTA2).LT.0.00001) GOTO 3

CAST=CA

CBST=CB

1 CONTINUE

3 CONTINUE

U = 2.3 + I*0.0002*(CA/(CA+CB))

W = U/(35.5/26.8)/BT

WRITE (1,22) ITER,CA,CB,R2,BT,J2

22 FORMAT(3X,I5, 2F9.3,F10.3,F8.3,F9.3)

WRITE (1,23) U, W,DELTA1,DELTA2

23 FORMAT(3X,'________U________W____DELTA1____DELTA2'

* /3X,2F9.3,2F10.5)

CLOSE (UNIT=1)

STOP

END

Соседние файлы в папке Материалы по электра