Програма sun Mоделювання нестаціонарних масообмінних процесів в промивних системах гальванічних ліній
При підготовці до роботи обов‛язкове вивчення матеріалів до програми стаціонарного масообміну в промивних системах (SUS).
-
Обєкт і мета розрахунків
-
Фізичний обєкт, який моделюється той же самий, що розглядався в програмі SUS – технологічний процес в системі промивання з заданою кількістю ванн промивання, з можливим включенням локального регенераційного пристрою. Об”єми промивних ванн задані.
Відмінність полягає в тому, що тут розглядається нестаціонарний (періодичний) режим роботи, починаючи з моменту, коли всі промивні ванни заповнені розчинами заданих концентрацій або водою, протягом заданого інтервалу часу (циклу) .
1.2. Мета роботи- вивчення закономірностей часової зміни концентрацій в промивних системах ліній гальванічних покрить, оптимізація структури і робочих режимів промивних систем з деякими локальними системами регенерації електроліту (випарювання, електродіаліз, ультрафільтрація) при роботі в нестаціонарних періодичних режимах.
1.3. Програма розраховує динамічні характеристики всіх ванн по концентраціях і кінцеві характеристики системи на кінець циклу: концентрації контрольного компонента в ваннах, масові потоки, ступінь уловлювання (регенерації) електроліту, кількість затриманого електроліту, при різних структурах промивної системи (кількість і функції ванн, точки входу і виходу потоків, початковий стан), з включенням або без включення додаткових регенераційних пристроїв – випарювача, електродіалізатора, ультрафільтраційної установки.
-
Математична модель і алгоритм
Ванни промивання. Математична модель нестаціонарного масообміну в системі N ванн промивання складається з N диференційних рівнянь балансу для контрольного компонента електроліту. Рівняння балансу КК для ванни n відрізняється від рівняння стаціонарного балансу (програма SUS) наявністю ненульової суми масових потоків КК:
,
(1)
де n=1… N -порядковий номер ванни промивання, а всі доданки-потоки в дужках мають множники, які приймають значення ”1” або “0” в залежності від наявності або відсутності відповідного потоку. Ліва частина цього рівняння являє собою швидкість витрачання або накопичення речовини (КК) в результаті дії незбалансованих вхідних та вихідних потоків .
Додаткове рівняння стаціонарного балансу об’ємних потоків розчинів те ж саме, як і в стаціонарних умовах:
.
(2)
З цього рівняння визначається потік виносу J2 як функція J3 та J7.
Електродіалізатор, випарювальна система , ультрафільтрація розглядаються так же, як і в стаціонарних умовах.
Концентрація електроліту в операційній ванні прийнята постійною (С0). Ефекти зміни концентрації при випаровуванні не враховуються, динаміка не реєструється.
Як початковий стан системи промивання (початкові умови) задані концентрації контрольного компонента в усіх ваннах промивання.
Як і в моделі стаціонарного процесу, прийнято, що в усіх промивних ваннах з різною сумарною концентрацією електроліту співвідношення між концентраціями компонентів таке ж, як в операційній ванні, а концентрації інших компонентів (СХ) в ваннах промивання і їх масові потоки (gX) в потоках електроліту можна визначити через концентрації і потоки контрольного компонента:
,
(3)
На відміну від програми SUS, де розраховувався режим з безперервним підтриманням постійного об’єму ванни “0”, тут процес коректування операційної ванни потоками 3 і 4 (див. рисунок SUS) періодичний і здійснюється з заданим інтервалом часу. Коректування здійснюється послідовно зліва направо – спочатку заповняється до початкового об’єму ванна “0” розчином з ванни “1”, потім ванна “1” з ванни “2”, і т.д. Остання ванна доповнюється чистою водою.
Через те, що при періодичному коректуванні об’єму операційної ванни її динаміка не враховується, при великих значеннях інтервалу часу між такими коректуваннями (DTP) результати моделювання стаціонарного режиму програмами SUS та SUN повністю не співпадають .
Алгоритм. Система диференційних рівнянь математичної моделі інтегрується методом Ейлера. Програма розраховує динаміку зміни з часом концентрації компонентів в усіх ваннах промивання, ступінь регенерації електроліту, його втрати.