Интенсификация процесса испарения летучих фракций из мисцеллы в окончательных дистилляторах с паровыми форсунками

• Автор: Слабодчиков, Дмитрий Юрьевич
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 110 с. : ил

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА ИСПАРЕНИЯ ЛЕТУЧИХ ФРАКЦИЙ ИЗ МИСЦЕЛЛЫ В ОКОНЧАТЕЛЬНЫХ ДИСТИЛЛЯТОРАХ С ПАРОВЫМИ ФОРСУНКАМИ Введение
1. Обзорная часть. Основные сведения о тепло- и массообмене при окончательной дистилляции мисцеллы растительного масла

1.1. Введение в проблему

1.2. Дистилляционньш метод очистки растительных масел

1.3. Влияние температуры и времени термической обработки растительных масел на их физические и физико-химические характеристики

1.4. Современный взгляд на проблему межфазного тепломассопереноса

1.5. Физические принципы интенсификации тепло- и массообмена при подаче масла из гравитационного двухфазного слоя

1.6. Некоторые вопросы развития работ в области распыливания жидкости

1.7. Постановка основной задачи научного исследования

2. Теоретическая часть

2.1. Обобщенная характеристика исходной физико-химической системы

2.2. Моделирование процессов тепло- и массообмена при движении капель мисцеллы в факеле паровой форсунки
2.2.1. Динамические характеристики и тепломассообмен нагреваемой сферической капли
мисцеллы
2.2.2. Количественная оценка характеристик процесса испарения растворителя с поверхности капли при распыливании мисцеллы
2.3. Формулы для расчета нагрева свободно падающих струй жидкости в условиях вакуума _
2.4.0 движущей силе массопереноса на межфазной поверхности (парциальное давление растворителя на поверхности испарения и в потоке смеси паров)
2.5. Физические принципы интенсификации тепломассообмена при подаче потока диспергированной жидкости на твердую поверхность экранирующей стенки
3. Экспериментално-технологическая часть
3.1. Опыт промышленного применения паровых форсунок в маслоэкстракционном производстве
3.2. Экспериментальная установка и ее технические характеристики
3.3. Интенсивность отгонки растворителя из раствора подсолнечного масла при работе паровой форсунки ( опытные данные)

3.4. Теплообмен при восходящем движении двухфазного потока смеси масдо-перегретый водяной пар в обогреваемой трубе большого диаметра
4. Аппаратурное оформление процесса окончательной дистилляции мисцеллы
растительного масла
4.1. Новая модификация окончательного дистиллятора (Обоснование выбора функциональных элементов, обоснование структуры технологической связи мевду отдельными элементами) _
4.2. Результаты промышленных испытаний окончательных дистилляторов с паровыми форсунками и рекомендации по их усовершенствованию
Выводы и основные результаты работы
Заключение
Литература

Введение
Кинетика процесса разделения компонентов раствора растительного масла и низкокипящего углеводородного растворителя зависит от массопередачи между раствором и смесью перегретых паров воды и растворителя. В маслоэкстракционном производстве эксплуатируются различные типы дистилляторов. Важнейшими показателями эффективности применения дистилляторов являются капитальные вложения, энергетические затраты, в частности, затраты, связанные с подачей перегретого водяного пара в окончательный дистиллятор для контактной обработки мисцеллы и характеристики качества получаемого масла.
Капитальные вложения в дистилляционное оборудование приблизительно пропорциональны его размерам и обратно пропорциональны скорости массопередачи. Последняя зависит от характера фазовых равновесий и пропорциональна коэффициенту массопередачи и площади контакта между фазами. Повышение массопередачи происходит в условиях повышенной турбулентности течения в одной или обеих фазах и при высоких скоростях их относительного движения.
При использовании паровых форсунок для распыливания мисцеллы в полости окончательного дистиллятора получают большую поверхность контакта фаз и весьма высокие (до 100 м/с) скорости обтекания капель спутным потоком перегретого водяного пара вблизи устья сопла форсунки. При постоянном расходе распыливаемой жидкости интенсивность межфазного массопереноса можно регулировать путем изменения температуры и расхода подаваемого в форсунку водяного пара. Длительный перегрев масла в дистилляторе отрицательно влияет на показатели его качества, однако, для испарения растворителя поверхность капли должна быть несколько перегрета относительно температуры, соответствующей условиям фазового равновесия. Последняя зависит от давления в зоне испарения и от концентрации раствора на поверхности капли.

У = №^1%, (1.25)
где су- коэффициент гидродинамического сопротивления.
С учетом записанных выше формул в работе [1] получены новые расчетные зависимости:
0 = //К» 0,22Яе~°-9 О2/V, (1.26)
г = 2,4те°'45Рг“'!ЛД ТЮ (1.27)
Формулы (2.12 ,2.13) выведены для одиночного пузыря.
Для двухфазного потока следует пользоваться соотношением вида
(1.28)

ч,=(л>*Г-
Рассматриваемая здесь работа [1] не содержит явных физических противоречий и является одной из самых удачных попыток построения расчетной схемы количественного анализа характеристик теплообмена на поверхности парового пузыря. В то же время следует критически относится к даной модели с позиции оценки степени ее адекватности. Принимаемое в модели условие прогрева моля в соответствие с допущением 2) является лишь гипотезой. В настоящее время в литературе имеется множество публикаций, касающихся идеи конвективных течений в ячейках жидкости вблизи межфазной поверхности [22].
Температурный режим слоя жидкости вблизи поверхности раздела фаз является определяющим фактором, влияющим на интенсивность межфазного обмена, а в рамках рассматриваемой нами основной задачи, на интенсивность испарения летучих фракций из раствора масла с примесями.
В случае значительного перегрева пара в полости пузыря неообходимо постулировать условия теплоотдачи от пара к жидкости. В первом приближении можно принять, что теплоперенос внутри пузыря характеризуется коэффициентом эффективной теплопроводности 1,ф=еЛп, где е - коэффициент, а условия на