Разработка двутавровой насадки для массообменных процессов в системах газ-жидкость

• Автор: Фаткуллин, Раиль Наилевич
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 203 с. : ил.

Основные обозначения

1 Анализ современных конструкций массообменных аппаратов и контактных устройств

(литературный обзор)

1.1 Основы технологического оформления абсорбционных процессов

1.2 Очистка газов растворами этаноламинов

1.3 Краткий обзор конструкций массообменных аппаратов

для процессов газ-жидкость

1.3.1 Поверхностные абсорберы

1.3.2 Барботажные абсорберы

1.3.3 Распыливающие абсорберы

1.3.4 Выбор оптимального абсорбционного аппарата

1.4 Анализ конструкций насадочных устройств
1.5 Методы интенсификации работы насадочных аппаратов
1.6 Характерные особенности колонн с затопленной насадкой
1.7 Гидродинамика барботажных абсорберов с насадкой
1.7.1 Структура барботажного слоя
1.7.2 Межфазная турбулентность
1.8 Массообменные и гидродинамические характеристики колонн с затопленной насадкой
1.8.1 Гидродинамические закономерности
1.8.2 Массопередача в колоннах с затопленной насадкой
Выводы
2 Разработка регулярной двутавровой насадки, методики исследования её гидродинамических

и массообменных характеристик
2.1 Теоретические предпосылки для разработки конструкции насадочного устройства
2.2 Описание конструкции и принципа работы двутавровой насадки
2.3 Описание экспериментальных установок и методик проведения экспериментов
2.3.1 Методика экспериментального исследования гидравлического сопротивления
2.3.2 Методика экспериментального исследования газосодержания в колонне с двутавровой насадкой
2.3.3 Исследование продольного перемешивания в колонне
с затопленной насадкой
2.3.4 Исследование эффективности массообмена
2.3.5 Методика исследования критической скорости газовой фазы в щелях двутавровой насадки
2.3.6 Математическая обработка и достоверность экспериментальных данных
3 Исследование гидродинамических характеристик и сравнительной эффективности насадок при работе в затопленном режиме
3.1 Исследование предельных нагрузок по газу и жидкости
3.2 Газосодержание в колонне с двутавровой насадкой
3.3 Гидравлическое сопротивление двутавровой насадки
3.4 Продольное перемешивание в колонне с двутавровой насадкой
3.5 Сравнение эффективности абсорбции хлористого водорода в различных насадках
Выводы

4 Разработка методики проектного расчета
абсорбционных аппаратов с двутавровой насадкой
4.1 Конструктивные особенности комбинированных колонн
с затопленной нижней насадочной секцией
4.2 Разработка рекомендаций по гидродинамическому расчету двутавровой насадки для промышленных аппаратов
4.3 Конструктивное оформление двутавровой насадки
4.4 Условия адекватности экспериментальных данных
Основные результаты и выводы
Список использованных источников
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
где 8кан ~ суммарная площадь каналов, м2;
П — суммарный периметр каналов, м.
Для расчета эквивалентного диаметра двутавровой насадки необходимо знать геометрические размеры насадки (рисунок 2.2). Так, размеры экспериментальных блоков насадки составляли: а = 15 мм, а2 = 35 мм, Ь = 40 мм, с = 70 мм, 1 = 140 мм — длина элементов насадки (ширина поперечного сечения экспериментальной колонны).
Суммарные значения площади сечения и периметра каналов определяются по следующим формулам (для экспериментальных блоков насадки)
Б’кан = п- а-1 + 2-1-5, (2.2)
П* = п • 2 • (а + 1) + 2 • 2 • (1 + 5), (2.3)
где п — количество двутавровых элементов в одном ряду в экспериментальной колонне (п = 4).
Последние слагаемые в уравнениях (2.2) и (2.3) учитывают влияние зазоров между блоками насадки и стенками экспериментальной колонны, (ширина зазоров составляла 5 мм). Таким образом, уравнение для определения эквивалентного диаметра двутавровой насадки приводится к следующему виду:
аэКв= (п ‘ а' 1 + 2 ‘ 1' 5) (24)
экв п • 2 • (а +1) + 2 • 2 • (1 + 5),
Подставив конструктивные размеры двутавровой насадки в данное уравнение получили числовое значение эквивалентного диаметра экспериментальных блоков двутавровой насадки <3ЗКВ = 0,0215 м.
Работа двутавровой насадки в режиме затопленной щели происходит следующим образом. Поток газовой фазы, подаваемый через распределитель в нижней части колонны под насадку, равномерно распределяется элементами последней в объеме жидкой фазы. Ширина щелевого зазора выбрана такого размера, чтобы обеспечить высокую