Гидродинамика и массообмен в аппаратах с циклическим режимом работы

• Автор: Азизов, Сергей Борисович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 120 с. : ил.

Содержание

Основные условные обозначения

Введение
Глава 1. Современное состояние теории и практики процессов разделения газопарожидкостных систем в циклических режимах
1.1. Гидродинамика и массоперенос в газопарожидкостных системах при циклических режимах

1.2. Анализ существующих математических моделей

процесса массообмена в циклическом режиме

1.3. Аппаратурное оформление процессов массообмена

в циклическом режиме

1.4. Цель и задачи исследования

Глава 2. Новые конструктивные разработки контактных

массообменных устройств с циклическим режимом работы
2.1. Массообменный аппарат с беспереливными поворотными
тарелками
2.2. Тарельчатый аппарат для тепло и массообмена между газомпаром и жидкостью в условиях контролируемых циклов
2.3. Способ проведения процесса массообмена в циклическом режиме с использованием байпасной линии
2.4. Тарельчатый массообменный аппарат для обработки
газопарожидкостных систем в циклическом режиме
Глава 3. Математическое моделирование рабочих стадий
массообменного аппарата с циклическим режимом работы
3.1. Определение времени межфазного взаимодействия на контактных элементах колонны
3.2. Закономерности массопереноса при межфазном взаимодействии
3.3. Расчт времени слива жидкости с тарелки
3.4. Расчт проскока газа в период слива жидкости
3.5. Расчт площади проходного сечения для газапара при
сливе жидкости
3.6. Определение концентрации газапара на входе в
контактную ступень с учтом проскока
Глава 4. Экспериментальное изучение процесса массообмена на примере абсорбции газов
4.1. Анализ кинетики процесса абсорбции в барботажных аппаратах
4.2. Описание экспериментальной установки и методики
проведения экспериментов
4.2.1. Схема и описание экспериментальной установки
4.2.2. Методика проведения эксперимента и обработка опытных данных
4.3. Результаты экспериментальных исследований
4.4. Идентификация математической модели процесса абсорбции
на контактном устройстве, работающем в циклическом режиме Выводы
Литература


Поэтому представляет, несомненный практический и научный интерес исследование основных характеристик барботажных аппаратов, работающих в циклическом режиме, с цслыо выявления оптимальных режимов их работы. В руководстве работой принимал участие кандидат технических наук, донснгФлрлхоя МЛ. Глава1. Осуществление массообмена в контролируемом циклическом режиме отличается от обычного способа наличием попеременных потоков газовой/паровой/ и жидкой фаз в аппарате на протяжении контролируемых отрезков времени [2-4]. В результате, рабочий цикл колонны, работающей в циклическом режиме, состоит из двух периодов: периода подачи пара, когда пар проходит вверх по колонне, а жидкость задерживается на каждой тарелке, и период подачи жидкости, когда в колонну поступает исходная смесь, и жидкость с каждой вышележащей тарелки колонны перетекает на нижележащую. Причем в период подачи жидкости подача пара, как правило, прекращается. Однако, известны аппараты, обеспечивающие циклический режим работы без прерывания подачи пара [,]. Из гидродинамических параметров, рассматриваемых в ряде работ [4,5,,,,-] при исследовании циклических режимов, можно отметить: время подачи паровой фазы (т„), время подачи жидкой фазы (тж), определяющих общую продолжительность цикла, а также скорость движения пара в аппарате (1Уг) и долю жидкости, стекающей с тарелки в период жидкостного потока (кратность вытеснения) Ф=НстУН (Н-количество жидкости на ступени контакта; Нст-количество жидкости, стекающей с тарелки). При исследовании ректификационной колонны с перфорированными тарелками было показано [,], что изменение продолжительности периодов циклов приводит к изменению задержки жидкости на тарелках, а, следовательно, и к изменению величины доли вытеснения задержек(Ф). ЛЩ-1) + В. А/0” . М - средняя молекулярная масса системы; рж,р, а - динамическая вязкость, плотность и поверхностное натяжение, взятые при средних значениях концентрации и температуры жидкости в колонне. Из вышеприведенных зависимостей следует, что для выбранной конструкции аппарата и постоянных свойствах системы и скоростях обеих фаз кратность Ф зависит от продолжительности периодов цикла, поскольку последние определяют как величину задержки жидкости, так и количество жидкости, стекающей за цикл. В связи с этим важным фактором становится выбор оптимальных значений (т^ ) и (тл ), при которых работа колонны осуществляется с максимальной эффективностью разделения. С=в. Уг=1,8м/с, после чего наблюдается заметное их снижение при одновременном возрастании брызгоуноса. Такое изменение коэффициента полезного действия ступени от скорости пара объясняется тем, что при низких скоростях пара, несмотря на большое время контакта пара с жидкостью турбулизация жидкости на тарелке невелика. С ростом скорости пара до ~1. Дальнейшее увеличение скорости пара приводит к тому, что начинает превалировать снижение Е за счет уменьшения времени контакта фаз. Кроме того, при 1? Увеличение скорости пара в колонне, как показали экспериментальные данные, сопровождается также увеличением времени непроизводительного периода стекания жидкости, что, в свою очередь, приводит к уменьшению пропускной способности аппарата. На основании проведенных экспериментальных исследовании делается вывод, что выбор оптимальной скорости при осуществлении процесса массообмена с контролируемыми циклами связан как с конкретными требованиями данного процесса, так и с учетом того, что увеличение скорости пара приводит к уменьшению отношения продолжительности парового потока к продолжительности периода стекания. В работах [,] изучалось влияние параметров т„,тж и со„ на работу ректификационной колонны с колпачковыми тарелками при разделении смеси этанол-вода в циклическом режиме. Колонна состояла из 6 царг диаметром мм и высотой 0мм и имела 5 колпачковых тарелок. Анализируя зависимость эффективности колонны от средней скорости пара со„, авторы отмечают, что “Наличие максимумов на кривых свидетельствует о том, что на эффективность колонны в циклическом режиме существенно влияет скорость пара, ограниченная скоростью уноса”.