Разработка и исследование пенно-вихревого аппарата с коническим перфорированным контактным элементом

• Автор: Саблинский, Александр Игоревич
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 176 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ

ГАЗОЖИДКОСТНЫХ ВИХРЕВЫХ АППАРАТОВ ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Характеристика основных типов контактных аппаратов

для систем газжидкость

1.2. Анализ конструкций газожидкостных вихревых аппаратов.

1.2.1. Центробежнопенные аппараты.

1.2.2. Пенновихревые аппараты.

1.3. Результаты исследований гидродинамики

газожидкостных аппаратов.

1.3.1. Характеристика гидродинамических режимов
движения вихревого газожидкостного слоя.
1.3.2. Газосодержание и поверхность контакта фаз
в вихревом газожидкостном слое.
1.3.3. Гидравлическое сопротивление газожидкостных
вихревых аппаратов
Выводы по главе.
ГЛАВА 2. ГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
КОНИЧЕСКОГО ПЕРФОРИРОВАННОГО
КОНТАКТНОГО УСТРОЙСТВА
2.1. Модель движения пенновихревого слоя
в перфорированном конусе
2.2. Гидравлическое сопротивление конического
контактного элемента.
Ь Выводы по главе
ГЛАВА 3. АППАРАТУРНОЕ И МЕТОДИЧЕСКОЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ.
3.1. Описание экспериментального стенда.
3.2. Методика проведения экспериментальных исследований.
3.2.1 Методика проведения экспериментов по характеристике режимов работы аппарата и
определению гидравлического сопротивления конуса
3.2.2 Методика проведения экспериментов по определению степени заполнения конуса,
толщины и среднего газосодержания пенного слоя.
3.3. Методика обработки экспериментальных данных.
3.3.1 Расчет геометрических параметров контактного элемента. . .
3.3.2 Расчет расходов рабочих сред.
3.3.3 Обработка экспериментальных данных по определению гидравлического сопротивления
контактного элемента
3.3.4 Обработка экспериментальных данных по определению степени заполнения конуса, толщины
и среднего газосодержания пенного слоя
Выводы по главе
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПЕННОВИХРЕВОГО АППАРАТА И ИХ СОПОСТАВЛЕНИЕ С ЕГО
МАТЕМАТИЧЕСКИМИ МОДЕЛЯМИ.
4.1. Гидродинамические режимы работы
пенновихревого аппарата.
4.2. Степень заполнения контактного элемента,
среднее газосодержание и средняя толщина
пенновихревого слоя
4.3. Гидравлическое сопротивление перфорированного
контактного элемента.
4.4. Проверка гидродинамической модели перфорированного конуса. .
4.5. Двухсекционный пенновихревой аппарат.
Выводы по главе
ГЛАВА 5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОМЫШЛЕННОМУ
ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ПЕННОВИХРЕВОГО АППАРАТА. . .
Выводы по главе
ВЫВОДЫ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
ЛИТЕРАТУРА


Газожидкостные вихревые аппараты совмещают преимущества циклонных и пенных: от первых - большие центробежные силы газового потока, а, следовательно, инерционные силы, действующие на механические примеси в потоке; от вторых - большую непрерывно обновляемую поверхность контакта фаз. Более того, данные аппараты могут работать без протока жидкости, позволяя получить высокотурбулентный режим взаимодействия жидкой и газовой фаз. Возможность получения турбулентного пенного слоя без протока жидкости обуславливает их преимущества, по сравнению с другими типами контактных аппаратов при осуществлении процессов пылеулавливания и адиабатного понижения температуры газов. Турбулизация газожидкостных потоков и отсутствие насадки обеспечивают уменьшение габаритов и массы. Такие аппараты, допускающие в активном объеме большие скорости и большую плотность орошения, а, следовательно, достаточно полно использующие гидродинамические факторы интенсификации процессов тепло- и массообмена, находят широкое применение особенно при взаимодействии газов с жидкостями в ряде отраслей промышленности. Все аппараты в зависимости от назначения, места расположения, требований к монтажу, производительности и других факторов имеют различные конструктивные модификации. У центробежно-вихревых аппаратов турбулизация газожидкостной среды происходит за счет прохождения газом через специальный завихритель, установленный непосредственно в зоне взаимодействия сред. Контакт последних происходит во всем рабочем объеме аппарата. Так же в таких аппаратах возможно наличие контактного элемента (или нескольких, расположенных коаксиально) для увеличения поверхности контакта газа и жидкости. Взаимодействие сред в пенно-вихревых аппаратах происходит только в контактных элементах, которые имеют проницаемые стенки (отверстия, щели вдоль образующей и т. Для данных аппаратов отпадает необходимость в завихрите лях, так как их роль выполняют сами контактные элементы, проходя сквозь которые, газ закручивается и вступает во взаимодействие с жидкостью, образуя устойчивый вращающийся слой динамической пены. Ниже рассмотрены основные конструкции аппаратов, соответствующих каждому типу. Особенностью таких аппаратов является наличие специального пенообразующего устройства (завихрителя), установленного в рабочей области. Газ подается в аппарат через тангенциально расположенный патрубок и, захватывая жидкость, которая заполняет аппарат, закручивается в завихрителе, образуя высоко турбулизированную вращающуюся пену. Одним из самых простых по конструкции представителем такого типа устройств является аппарат, изображенный на рис. Жидкость поступает в аппарат через патрубок 5 и, заполняя коническое днище 2, подтапливает снизу пенообразующее устройство 6. Газ подается через патрубки 3 и, проходя сквозь слой жидкости и сопла 7, закрученным попадает в завихритель 6, где образует слой подвижной пены. Отработанная жидкость выводится через патрубок 4, а газ - через трубу 1 и каплеуловитсль 8. Аппарат прост по конструкции, но обладает таким значительным недостатком как небольшая поверхность контакта фаз, так как зона интенсивного взаимодействия рабочих сред находится лишь в цилиндрической части завихрителя. Уменьшение высоты цилиндрической части аппаратов может быть обеспечено применением завихрителя, показанного на рис. Это достигается тем, что завихряющее устройство 7 установлено в нижней части корпуса и выполнено в виде обратной конусообразной камеры, образованной двумя плоскими кольцами 8 и 9, между которыми расположены лопасти трапецеидальной формы , с большим основанием, направленным по касательной к образующей конуса. Лопасти образуют ряд сужающихся щелей, которые позволяют подавать поток тангенциально к объему конуса. Аппарат работает следующим образом. Газ подается через тангенциально расположенный патрубок 5 и, закручиваясь, проходит сквозь слой жидкости, уровень которой поддерживается постоянным. Далее он опускается в коническое днище, где попадает в конический завихритель 7 через щели, образованные лопастями . Жидкость поступает через патрубок в цилиндрическую часть корпуса 1, стекает в завихритель и захватывается закрученным газом, образуя вращающийся динамический слой пены. Рис. Рис.