Интенсификация процессов массообмена в аппарате с подвижной вращающейся насадкой

• Автор: Киссельман, Ирина Фридриховна
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Березники
• Количество страниц: 181 с. : ил.

Оглавление
Введение

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Конструкции АПН

1.2. Выбор типа насадочных тел.

1.3. Характеристика слоя АПН и зависимости от формы насадки

1.4. Моделирование абсорбции.

1.5. Оценка эффективности массоотдачи при абсорбции в АП.

1.6. Постановка задачи исследования

ГЛАВА 2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ КОНСТРУИРОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ПОДВИЖНОЙ

ВРАЩАЮЩЕЙСЯ НАСАДКИ

Введение.
2.1. Особенности расчета массоцентровочных характеристик насадочного элемента со
смещенным центром тяжести
2.2. Исследование распределения кинетической энергии насадочного тела, имеющего смещенный
центр тяжести
2.3. Ресурс распределения подвижной насадки по массе.
2.4. Подбор эквивалентной плотности элемента насадки.
2.5. Оценка влияния режимнотехнологических параметров на отношение плотностей насадочных
2.6. Оптимальное соотношение размеров и количества элементов насадки, имеющих разные
размеры и массу
Выводы.
ГЛАВА 3.РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ АБСОРБЦИИ АММИАКА В АПН
3.1. Постановка задачи математического моделирования.
3.2. Рабочие диапазоны функционирования аппарата.
3.3. Допущения и основные закономерности.
3.4. Описание химической кинетики
3.5. Описание процесса массопередачи.
3.6. Описание гидродинамики трхфазного псевдоожиженного слоя
3.7. Система уравнений математического описания процесса.
3.8. Оценка параметрической чувствительность модели
3.9. Оценка адекватности модели
3 Оптимизация конструктивных параметров АПН
3 Оптимизация режимнотехнологических параметров АПН.
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕСУРСОВ ОРГАИЗАЦИИ ДВИЖЕНИЯ АСАДОЧНЫХ ТЕЛ
4.1. Ресурс использования диссипативных свойств систем, состоящих из множества частиц
4.2. Ресурс рассеяния совместной энергии частиц.
4.3. Моделирование взаимодействия упругих шаров.
4.4. Распределение общей массы по элементам насадки.
4.5. Влияние способа распределения массы по элементам подвижной насадки на динамику
псевдоожиженного слоя.
4.6. Ресурс структурирования слоя подвижной насадки.
4.7. Выбор активной формы насадочного тела
ГЛАВА 5. ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АППАРАТОВ С ПОДВИЖНОЙ ВРАЩАЮЩЕЙСЯ НАСАДКОЙ
5.1. Очистка запыленных газов в отделении сушки хлорида калия ОАО Уралкалий.
5.2. Абсорбция сернистого ангидрида.
при производстве бисульфита натрия на ОАО Соликамскбумпром
5.3. Использование положений диссертации в учебном процессе.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В работе [] указывается, что с уменьшением плотности насадки скорости перехода от одного режима к другому незначительно возрастают. Визуальные наблюдения свидетельствовали о более устойчивом и равномерном псевдоожижении шаров большей плотности без поршнеобразоваия и их выбросов из слоя. Однако в работах [, ] отмечается, что с увеличением плотности насадки возрастает брызгоунос. Материал насадок должен обладать достаточной механической прочностью и стойкостью к истиранию, иначе может потребоваться частая замена насадки, что сопряжено с необходимостью остановки технологического процесса и частичного демонтажа аппарата. Кроме того, материал насадки должен иметь высокую коррозионную стойкость в случае взаимодействия с агрессивными средами, высокую температуростойкость при работе в условиях высоких температур очищаемого газа и минимальное водопоглощение. В связи с вышесказанным, в качестве насадочных тел аппаратов обычно применяют полые или сплошные шары или кольца из пластических масс, стекла или резины с плотностью 0+0 кг/м3 в зависимости от свойств орошающей жидкости и режима работы аппарата [, ]. На гидродинамику аппаратов с трехфазным псевдоожижонным слоем определенное влияние оказывает диаметр насадки. Увеличение диаметра элемента насадки приводит к смещению границы режима псевдоожижения в область более высоких скоростей газа и уменьшению гидравлического сопротивления аппарата. Это служит причиной снижения количества удерживаемой жидкости и динамической высоты слоя, уменьшения его газосодержания и росту каплеуноса из аппарата [, ]. И напротив, уменьшение размеров насадочных тел способствует росту удерживающей способности слоя, т. Кроме того, чем меньше размеры насадки, тем интенсивнее их движение и выше степень турбулизации слоя [, ]. Форма насадочного элемента имеет важное значение для создания однородного по структуре слоя, обеспечивающего высокую эффективность контакта фаз. На практике наибольшее распространение получили насадочные тела, имеющие форму сферы или цилиндра, что обусловлено в основном простотой технологии изготовления насадочных тел (рис. Для увеличения поверхности соприкосновения с турбулентным слоем полые шаровые тела выполняют со сквозными отверстиями (рис. Используют также кольцевые насадки с гладкой и перфорированной поверхностью, кубики, конусы, пирамиды, и др. Для улучшения гидродинамических характеристик и увеличения срока службы внутреннее пространство насадки заполняют пористой массой (рис. На рис. Рис. К разновидностям кольцевых насадок можно отнести насадочные тела в форме полуколец и труб. АМн> . С точки зрения решения задачи интенсификации массообменных процессов в аппарате с подвижной насадкой, интересным представляется использование составной насадки (рис. Разновидностью такой насадки является насадка, выполненная из полой оболочки в форме правильного выпуклого многогранника - икосаэдра, заполненного пористым материалом с закрепленным внутри нее шаром (рис. Плотность материала шара больше плотности оболочки, а центр тяжести смещен относительно центра тяжести насадки на величину (0,2+0,3)К, где Я - эквивалентный радиус насадки, м. При работе аппарата в режиме развитого псевдоожижения такая насадка совершает пульсационные и циркуляционные движения. Элементы насадки соударяются друг с другом, совершая поступательное и вращательное движения и обеспечивая большую турбулизацию потоков взаимодействующих фаз. На выпуклой поверхности элемента насадки благодаря присутствию рсбер, граней, углов осуществляется струйное и капельное диспергирование жидкости, обеспечивающее высокую интенсивность перемешивания и активное обновление контакта фаз. Нижнее положение центра тяжести насадки за счет смещения центра шара обуславливает вертикальное направление оси вращения каждого элемента насадки и отбрасывание струй жидкости в плоскости, нормальные движению потока. Это упорядочивает структуру трехфазного слоя, равномерно распределяя элементы насадки по рабочему объему, расширяет диапазон нагрузок по жидкости и газу, снижает гидравлическое сопротивление аппарата. Насадка подобного же типа, но имеющая форму сферы (рис.