Гидродинамика и массообмен в структурированных насадках из гофрированных листов

• Автор: Дмитриева, Галина Борисовна
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 255 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

Глава I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1. Направления интенсификации насадочных массообнсннмх устройств

для систем газжидкость

1.1 Классификация насадочных аппаратов

1.2 Сопоставление контактных насадочных устройств по гидравлическим и массообменным характеристикам

1.3 Конструкции структурированных насадок, применяемых в промышленности

2. Г ид родинами к а структурированных насадок

2.1 Гидродинамические режимы

2.2 Диапазон устойчивой работы насадок

2.3 Гидравлическое сопротивление насадок

2.4 Средняя толщина стекающей пленки жидкости
2.5 Удерживающая способность насадок
3. Массообмсн в слое структу рированной пасадки
3.1 Влияние гидродинамических и геометрических параметров на коэффициенты массоотдачи
3.2 Анализ уравнений, предложенных в литературе для расчета коэффициента массоотдачи в азовой фазе
3.3 Анализ уравнений, предложенных в литературе для расчета коэффициента массоотдачи в жидкой фазе р
3.4 Обобщенные уравнения массопередачи для колонн со струкгурированной
насадкой
4. Выводы. Постановка задачи исследования
Глава II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ И МАССООБМЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ СТРУКТУРИРОВАННЫХ НАСАДОК
1. Геометрическая модель структурированных насадок из гофрированных листов и выбор насдок для исследования
2. Выбор методов и соответствующих им газожидкостных систем для исследования
гидродинамики и тепломассоотдачи
3. Описание установок для проведения экспериментов
3.1 Экспериментальная установка 1
3.2 Экспериментальная установка 2
4. Методики определения гидродинамических параметров и оценка их точности
4.1. Измерение гидравлического сопротивления насадки на установке
4.2. Измерение удерживающей способности насадки на установке 1
4.3. Измерение гидравлического сопротивления насадки на установке 2
4.4. Измерение удерживающей способности насадки на установке 2
4.5. Оценка погрешности экспериментального определения гидродинамических
характеристик насадок
5. Методика проведения экспериментов по массоотдаче в газовой фазе и оценка их точности
5.1. Порядок проведения экспериментов
5.2. Методика обработки результатов экспериментов и расчета объемного коэффициента массоотдачи в газовой фазе v и объемного коэффициента теплоотдачи
5.3. Оценка погрешности экспериментального определения объемного коэффициента массоотдачи в газовой фазе
6. Методика проведения экспериментов по массоотдаче в жидкой фазе и оценка их точности
6.1. Особенности сульфитной методики
6.2. Порядок проведения экспериментов и расчет коэффициента массоотдачи в жидкой фазе
6.3. Оценка погрешности экспериментального определения коэффициента
массоотдачи в жидкой фазе 1
Глава III. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ГИДРОДИНАМИКИ СТРУКТУРИРОВАННЫХ НАСАДОК
1. Особенности процесса работы структурированных насадок при различных
режимах нагрузок по газу и жидкости
2. Средняя толщина пленки жидкости и удерживающая способность насадки
3. Гидравлнчсскос сопротивление сухих насадок
4. Гидравлическое сопротивление орошаемых насадок
5. Заключение по главе III
Глава IV. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ МАССООТДАЧИ СТРУКТУРИРОВАННЫХ НАСАДОК
1. Анализ влияния гидравлических и конструктивных параметров на
коэффициент массоотдачи в газовой фазе ,
2. Обработка результатов экспериментов, рекомендуемое уравнение для расчета
коэффициента массоотдачи в газовой фазе структурированных насадок
3. Анализ влияния гидравлических и конструктивных параметров на
коэффициент массоотдачи в жидкой фазе i
4. Обработка результатов экспериментов, рекомендуемое уравнение для расчета
коэффициента массоотдачи в жидкой фазе структурированных насадок
5. Заключение по главе IV
Глава V. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЯ НОВОЙ КОНСТРУКЦИИ
ПРОМЫШЛЕННЫХ НАСАДОК
1. Разработка повой конструкции эффективной комбинированной насадки
2. Результаты исследования гидравлического сопротивлении новой комбинированной насадки и их сравнение с гидравлическим сопротивлением
структурированной насадки
3. Результаты испытаний новой комбинированной насадки по массоотдаче в
газовой фазе и их сравнение с структурирован ной насадки
4. Заключение по главе V
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
ЛИТЕРАТУРА


Насадки Хайперфил и Мультифил 2 изготавливают в виде рулонов высотой около 0 мм из материала, который представляет собой сетку, сплетенную из многожильной металлической проволоки. Удельная поверхность насадки Хайперфил составляет м2м3, а свободный объем . Для насадок этого типа характерно незначительное уменьшение эффективности с увеличением диаметра колонны. Насадка Мультикнит 2 изготавливается из двойной гофрированной ленты из металлоткани, сплетенной из тонкой 0,1 мм проволоки. Высота рулона насадки Мультикнит 0 м, удельная поверхность составляет м м . Все описанные рулонные гофрированные насадки сбираются в пакеты, причем рулонную насадку с косым гофром собирают в пакеты подобно конструкции плоскопараллелыюй насадки, чтобы гофры смежных рулонов были направлены в противоположные стороны. Наибольшее распространение в промышленности получили гофрированные насадки, разработанные фирмой 8и1гег СЬеш1есЬ, и их аналоги других фирм. Первой структурированной насадкой внедренной в промышленность фирмой 8и1гег СЬепИесй была сетчатая насадка типа ВХ и СУ 3. Насадка выпускается в виде пакетов высотой см цилиндрической формы. Диаметр цилиндра на несколько миллиметров меньше диаметра колонны, таким образом, цилиндр может быть вдвинут в колонну, заполняя собой почти все се сечение. Каждый цилиндр повернут на по отношению к цилиндрам, расположенным непосредственно над ним и иод ним. Для колонн большого диаметра начиная с приблизительно 1,5 м тело насадки составляется из отдельных частей и сегментов. В настоящее время наибольший диаметр колонн, где успешно функционирует насадка ВХ 6 м, СУ 1,8 м 7. Пакет насадки состоит из параллельных гофрированных лент из проволочной ткани. Ткань имеет перфорацию в виде круглых отверстий. Гофры наклонены по отношению к оси колонны, причем углы наклона гофр двух смежных лент имеют противоположные знаки, так что между лентами образуются две пересекающиеся системы параллельных каналов треугольного сечения. При орошении насадки под действием всасывающего эффекта капилляров сетчатой ткани смачивается вся ее поверхность, и все ячейки затягиваются пленкой жидкости. Благодаря тонкости пленки жидкости, малому сечению проточных каналов и обусловленной зигзагообразным движением жидкости и газа турбулентности массообмен между обеими фазами, по данным фирмы, происходит быстро. Насадки применяются при давлении от вакуума до атмосферного и при нагрузках по жидкости от 0,2 м3м ч, однако обладают небольшой удерживающей способностью. Гидравлический диаметр треугольных каналов насадки типа ВХ равен 8 мм, а ее поверхность обмена 0 м2м3 3. Свойства насадки почти не зависят от диаметра. Исключением является точка захлебывания и число теоретических тарелок вблизи точки захлебывания, но при практической эксплуатации колонны эта область не представляет особого интереса. Необходимой предпосылкой для достижения высокой эффективности работы насадки является равномерное смачивание ткани, что в основном зависит от поверхностного натяжения жидкости. При полном смачивании число теоретических тарелок до тех пор не зависит от вещества, пока масса его моля остается в пределах 0 0. Насадка типа СУ была разработана для ректификации тяжелой воды. Ее гидравлический диаметр равен 6 мм, а поверхность массообмена 0 м2м3. По сравнению с насадкой типа ВХ у насадки СУ вдвое больше число теоретических тарелок, несколько более низкий предел на1рузки, больший перепад давления на одну теоретическую тарелку, большая склонность к загрязнению. Основное преимущество насадки тина СУ меньшая ее высота. Это особенно выгодно для колонн, требующих большого числа теоретических тарелок. В химической промышленности к насадкам типа СУ изза большей их склонности к загрязнениям и неполадкам в распределении жидкости прибегают лишь в тех случаях, когда высота колонны имеет большое значение. Современное поколение структурированных насадок это насадки универсального типа для широкой области применения. Такие насадки обладают одинаково высокими и стабильными показателями разделения компонентов смесей в широком диапазоне диаметров массообменных колонн от мм до м.