Массообмен в абсорбере с трехфазным псевдоожиженным слоем

• Автор: Миронов, Евгений Викторович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 195 с. : ил.

Содержание.

Обозначения.

Введение.

1. Гидродинамика и массоперенос в трехфазном псевдоожиженном слое.

1.1. Статические гидродинамические характеристики.

1.2. Массообменные характеристики трехфазного исевдоожиженного слоя.

1.3. Моделирование процесса хемосорбции, протекающем в масштабе элемента аппарата с трехфазным псевдоожиженным слоем.
1.4. Математическое моделирование и методы расчета турбулентного массопереноса в каналах

трубчатых элементов.

1.4.1. Модели турбулентного переноса в двухфазной системе газжидкость.

1.4.2. Методы расчетов турбулентных потоков с быстрыми химическими реакциями.

1.5. Движение пленки жидкости при нелинейном взаимодействии газового потока и массообмен в пленке жидкости.
1.5.1. Модели структурного описания процесса перемешивания в пленке жидкости.
1.5.2. Уравнение движения пленки жидкости.
1.5.3. Массоперенос в пленках жидкости.
1.6. Массоперенос в среде с быстро обновляемой поверхностью контакта фаз.
1.7. Механизмы дробления капель и пузырей и массоперенос
в каплях и пузырях в двухфазной системе.
1.7.1. Режимы дробления капель и пузырей.
1.7.2. Механизмы дробления капель и пузырей.
1.7.3. Динамика движения капли.
1.7.4. Нестационарный массоперенос капель и пузырей
с установившимся двухфазным потоком.
1.7.5. Массоперенос при соизмеримых фазовых Сопротивлениях.
1.8. Обтекание тел различной формы движущейся средой.
1.9. Массообмен при обтекании пластин, цилиндров и шаров.
2. Иерархическая структура и энергетические характеристики трехфазного псевдоожиженного слоя.
2.1. Формализация конструктивного оформления аппарата.
2.2. Анализ амплитудночастотных характеристик и пульсаций двух и трехфазного псевдоожиженного слоя.
2.3. Физическая модель трехфазного псевдоожиженного слоя.
2.4. Энергетические характеристики трехфазного псевдоожиженного слоя.
3. Кинетические характеристики и поверхности контакта фаз трехфазного псевдоожиженного слоя.
3.1. Кинетические характеристики движения фаз.
3.2. Определение поверхности контакта фаз.
3.3. Инженерная методика расчета кинетических характеристик.
3.4. Математическое моделирование процессов стекания жидкой пленки.
3.4.1. Отекание пленки по поверхности элемента насадки
в трехфазном псевдоожиженном слое и стенке аппарата.
3.4.2. Отекание пленки жидкости в отверстии газораспределительной решетки.
3.5. Определение плотности газовой фазы.
3.6. Определение скорости газовой фазы.
3.7. Проверка адекватности математической модели определения
скорости турбулентного течения пленки.
4. Определение движущей силы процесса.
4.1. Математическое моделирование процесса массопереноса
в газовой ячейке на микроуровне.
4.2. Моделирование микрокинетики процесса хемосорбции.
4.2.1. Поглощение газов водой.
4.2.2. Быстрые реакции диссоциации.
4.2.3. Микрокинетика процесса хемосорбции сернистого ангидрида 2 щелочными растворами.
4.2.4 Кинетическое уравнение и механизм реакции при
взаимодействии с водным раствором щелочи.
4.2.5. Совместное влияние физической растворимости скорости химической реакции и турбулентного перемешивания на процесс массопереноса.
5. Экспериментальные исследования.
5.1. Экспериментальная установка.
5.2. Определения поверхности контакта фаз.
5.2.1. Методы определения поверхности контакта фаз.
5.2.2. Методика эксперимента по определению межфазной поверхности.
5.2.3. Обсуждение опытных данных.
5.3. Адекватность экспериментальных и расчетных характеристик на микроуровне.
6. Практическое использование разработок при расчете процесса физической абсорбции и хемосорбции.
Литература


Теоретические основы создания, оптимизации и управления энерго и ресурсосберегающими процессами и оборудованием г. Иваново, седьмая международная научная конференция Теоретические и экспериментальные основы создания новых высокоэффективных процессов и оборудования г. Иваново, г. XVIII международная конференция молодых ученых по химии и химической технологии МКХТ г. Москва, г. Фундаментальные науки специалисту нового века г. Иваново, гг. Иваново, г. Пенза, г. Теоретические и экспериментальные основы создания новых высокоэффективных химикотехнологических процессов и оборудования г. Иваново, г. Москва, г. Развитие, окружающая среда, химическая инженерия г. Иваново, г. Жидкофазные системы и нелинейные процессы в химии и химической технологии г. Структура и объм диссертационной работы. Работа состоит из введения, шести глав, содержащих обзор литературы, постановку задачи исследований, разработку физических и математических моделей, алгоритмов и программ расчета, описание методик экспериментов, обработку результатов исследований и представление адекватности, области использования и рекомендации по промышленному внедрению общих выводов и списка литературы. Работа изложена на 1 страницах, включает рисунков, 3 таблицы, библиография 1 наименование и 5 приложений. Гидродинамика и массоперенос в трелфазном нсевдоожикенном слое. Статические гидродинамические характеристики. Основными технологическими параметрами трехфазного псевдоожиженного слоя являются скорость начала псевдоожижения, рабочая скорость псевдоожижения, предельнодопустимая скорость захлебывания, удерживающая способность аппарата, газосодержание и осредненная высота трехфазного псевдоожиженного слоя, сопротивление газожидкостного слоя, брызгоунос, продольное и поперечное перемешивание газовой и жидкой фаз, толщина пленки жидкости на элементах насадки и стенке аппарата, диаметр капель жидкости и диаметры газовых пузырей, поверхность контакта фаз на пленках и каплях жидкости, коэффициенты массоотдачи в газовой и жидкой фазах, скорость химических реакций взаимодействующих фаз. Л0,3, т0,9, для промышленных шаровой насадки и опорной решетки с долей свободного сечения р от 0,4 до 0,5, I плотность орошения, 1Уф скорость начала псевдоожижения сухой насадки. Укр,Зио8 для р 0,5 Нмм с1шмм. ОаОмм. П0 м3м2ч. Сж концентрация взвесей для Ц0мм ,,5 мсек бшмм. Ь5м3м2ч. Для определения рабочих скоростей псевдоожижения рекомендуются формулы 1. Рус 0 КРм
для Оа0,5м. Нст0, м. Эа,0,0 мм. К т 1. НН,е,Нткх. Для расчетов удерживающей способности аппаратов предложено большое количество различных корреляционных соотношений, как правило, размерного вида и с различной степенью зависимости удерживающей способности от рабочей скорости газа и от свободного сечения решетки. У0Л2ЬНУЛ 1, 1. Но высота неподвижного слоя насадки. РьРсрРстьРсМРгж, 1. Р гидравлическое сопротивление слоя, определяется как сумма сопротивлений сухой решетки, стенки аппарата, газожидкостного слоя и сухой насадки. Ь,. Для разности статических давлений в трехфазном псевдоожиженном слое также получены эмпирические корреляции, аналогичные 1. Я,,1гг4. Г.М4 ,
1. Ц,0мм. И7. Оа0мм. Нст0мм сш ,,3Змм. НСР. Для трехфазного псевдоожиженного слоя одной из проблем является брызгоунос. Наличие псевдоожиженной насадки уменьшает брызгоунос по сравнению с уносом в барботажных аппаратах. Влияние брызгоуноса необходимо учитывать при расчете поверхности контакта фаз и выносе из слоя мелких капель токсичных компонентов. ОаЗООмм. Основную долю обновляющейся поверхности, образованной в результате соударения капли с пленкой, составляет поверхность короны. Па0,5м Но0,м сш6м 6
1
1. Рж 1 1 и,в. Кр0, и 1, соответственно для пульсационного и циркуляционного слоев. Массообменные характеристики трехфазною псевдоожижснного слоя. Для расчетов коэффициентов массоотдачи в жидкой фазе в работах 9, , эффективный коэффициент диффузии определен как сумма коэффициента молекулярной диффузии и коэффициента турбулентной диффузии. С учетом энергии диссипации при обработке опытных данных выведены уравнения для расчетов коэффициентов массоотдачи в пленке жидкости и капле. ОэГмОг.