Разработка конструкции и метода расчета контактного устройства для массообменных аппаратов в системах "газ-жидкость"

• Автор: Тимофеев, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 149 с. : ил.

Обозначения используемые в диссертации
1 Литературный обзор
1.1 Характеристика процесса абсорбции
1.2 Анализ существующих конструкций аппаратов для процессов газ-жидкость
1.3 Анализ существующих конструкций, структуры существующих насадок
1.4 Способы интенсификации работы насадочных аппаратов
1.5 Гидродинамика барботажных абсорберов с насадкой
1.6 Массообменные и гидродинамические характеристики колонн
при их работе в режиме затопленной щели
1.7 Предпосылки для разработки новой насадки
Выводы
2 Разработка конструкции регулярной уголковой со щелью при вершине угла насадки и исследование её гидродинамических и массообменных характеристик
2.1 Характеристика конструкции и описание принципа работы уголковой со щелью при вершине угла насадки
2.2 Описание экспериментальных установок и методик
проведения исследований
2.3 Проверка воспроизводимости результатов эксперимента
3 Исследование гидродинамических и массообменных характеристик регулярной уголковой со щелью при вершине
угла насадки для систем газ-жидкость
3.1 Исследование предельных нагрузок по газу и жидкости
3.2 Газосодержание в колонне с насадкой уголок со щелью при вершине угла

3.3 Гидравлическое сопротивление уголковой со щелью при вершине угла насадки
3.4 Продольное перемешивание в колонне с уголковой со щелью
при вершине угла насадкой
3.5 Эффективность уголковой со щелью при вершине угла
насадки при работе в режиме затопления
4 Разработка методики проектного расчета массообменных аппаратов с затопленной уголковой со щелью при вершине угла насадкой
4.1 Технологический и гидродинамический расчёт десорбера
4.2 Конструктивное оформление уголковой со щелью при
вершине угла насадки
4.3 Условия адекватности экспериментальных данных
Основные результаты и выводы
Список использованных источников
Приложение А

Обозначения используемые в диссертации
а - поверхность контакта фаз, приходящаяся на единицу рабочего объема насадки, м2/м3;

СНс1 - концентрация поглощенного HCl-газа в отработанном абсорбенте, моль/м3;
Сабе нсь - содержание хлористого водорода в абсорбенте, кг/час;
Dl - общий коэффициент продольного перемешивания, м2/с;
DT - коэффициент продольной турбулентной диффузии, м2/с;
Doc - коэффициент осевой диффузии, м2/с;
DK - диаметр колонны, м;
d3KB - эквивалентный диаметр элементов насадки, м;
F - поверхность раздела фаз, м2;
FK - площадь сечения колонны, м2;
* ^ 2 Рш - суммарная площадь щелевых зазоров в сечении, м ;
f - удельная поверхность насадки в единице объема, м2/м3;
G - поток газовой фазы, кмоль/с;
Gv — объемный расход газовой фазы, м3/ч;
g - ускорение свободного падения, м/с2;
Н - высота столба жидкости, м;
Ннас - высота блоков насадки, м;
К - коэффициент, учитывающий извилистость каналов в слое насадки;
% Kv - объемный коэффициент массопередачи, моль/(м3 ч);
L - поток жидкой фазы, кмоль/с;
Ly - объемный расход жидкой фазы, м3/ч;
1гор - высота горизонтального ряда двутавровой насадки, м; t - шаг насадки в горизонтальном ряду, м;
U - удельный расход жидкой фазы, м3/(м2 с);
VH — объем насадки, м3
W - удельный расход газовой фазы, м3/(м2 ч);
газожидкостного слоя в области 1, обусловленную взаимодействием встречных потоков газовой и жидкой фаз и взаимным расположением пластин элементов насадки. Так же, газовая фаза барботируя через слой жидкости разбивается элементами насадки на вертикальные потоки.
Пластины насадки расположены под углом 45° к потоку восходящей газовой фазы, направляют его в область 2 (рисунок 2.3) откуда он, через щель при вершине (область 1 рисунок 2.3) уголкового элемента, с повышенной скоростью диспергируется в выше расположенную область вызывает интенсивную турбулизацию жидкой фазы.
Согласно [10] в двухфазных системах развитие вихревого движения приводит к взаимному проникновению вихрей в обе фазы, которое сопровождается как бы "эмульгированием" жидкости.
Таким образом, в слое газожидкостной "эмульсии" обеспечивается значительное развитие межфазной поверхности при её быстром обновлении и особенно сильном перемешивании газовой фазы, которая обладает меньшей вязкостью, чем жидкая. Эти факторы обеспечивают увеличение интенсивности массообмена.
Для визуального наблюдения за работой насадки был изготовлен блок насадки из органического стекла сечением 240x140 мм и высотой 280 мм, включающий три ряда уголковых со щелью при вершине угла элементов (рисунок 2.4). Все размеры прозрачного блока соответствовали размерам экспериментальных металлических блоков. Экспериментальная колонна имела окна из стекла, одно из которых служило для наблюдения, а второе для подсветки.