ГІДРАВЛІЧНИЙ ОПІР ТА БРИЗКОВІДНЕСЕННЯ У СТАБІЛІЗОВАНОМУ ТРИФАЗНОМУ ПІННОМУ ШАРІ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2079-0821.2023.01.01Ключові слова:
гідродинаміка, стабілізація, шар піни, дірчаста тарілка, турбулізація, рухома насадка, зниження бризко віднесення, викиди промислових газів, процес очищення, інтенсивний апаратАнотація
Промислове впровадження способу стабілізації газорідинного шару дозволяє значно розширити область застосування пінних апаратів і відкриває нові можливості для інтенсифікації технологічних процесів з одночасним створенням маловідходних технологій. У статті встановлені основні параметри, що впливають на гідродинаміку пінного апарату, розглянуті основні конструкції і режими роботи пінного апарату. Виявлено зв'язок гідродинамічних параметрів. Розглянуто гідродинамічні закономірності шару піни. Зазначені фактори впливають на процес масообміну, як в газовій, так і в рідкій фазах. Проведений аналіз ряду досліджень показав, що перспективним напрямком інтенсифікації процесу масообміну є розробка апаратів з трифазним псевдозрідженим шаром зрошуваної насадки складних форм з сітчастими матеріалами. Була розроблена нова конструкція стабілізатора з великим вільним об'ємом і сферичні рухомі насадки. Перевагою запропонованої конструкції нерегулярної насадки є перехід до режиму роботи зі структурованою піною при відносно низьких швидкостях газу, а також розвинена поверхня контакту фаз. Після експериментальних досліджень гідродинамічних характеристик комбінованого контактного елемента були отримані експериментальні дані по гідродинамічному опору і експериментальні показники бризковіднесення для контактної ступені з комбінованими контактними елементами. В результаті досліджень було встановлено, що при використанні стабілізаторів шару піни знижується бризковіднесення на ступені контакту, що призводить до більш стабільної роботи пристрою. Наведено емпіричне рівняння для визначення значення бризковіднесення. Зазначено, що механізм переходу сопла в режим підвищеного псевдозрідження буде істотно відрізнятися від звичайних балістичних сопел. Дослідження масообміну в абсорбері з псевдозрідженим шаром зрошуваної форсунки ускладнюється тим, що поверхня контакту між фазами може значно варіюватися в залежності від гідродинамічних умов, зокрема, від швидкості газу і щільності зрошення.
Посилання
N. Pavlenko, N. I. Pecherkin, V. E. Zhukov, G. Meski, and P. Houghton, “Overview of methods to control the liquid distribution in distillation columns with structured packing: Improving separation efficiency,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 132, p. 110092, Oct. 2020.
J. Zbytovsky, T. Sommer, M. Zapletal, and J. Trejbal, "Comparison of various column packing materials efficiency for hydrocarbons and aqueous mixtures." Chemical and biochemical engineering quarterly, vol. 33, no. 2, pp. 183-190, 2019.
D. C. Perry. Gas absorption and reaction in a wet pneumatic foam//D. C. Perry. P. Stevenson.//Chemical Engineering Science. – 2015. – Volume 126. – P. 177-185 – https://doi.org/10.1016/j.ces.2014.11.037
S. Wang, S. Wang, B. Wu, Y. Lu, K. Zhang, H. Chen, “Effect of packing structure on anisotropic effective thermal conductivity of thin ceramic pebble bed”, Nuclear Engineering and Technology, 2021. https://doi.org/10.1016/j.net.2021.01.013
R. Clavier, N. Chikhi, F. Fichot, M. Quintard, “Modeling of inertial multi-phase flows through high permeability porous media: friction closure laws,” Int. J. Multiphas. Flow 91 pp. 243-261., 2017. https://doi.org/10.1016/j.ijmultiphaseflow.2017.02.003.
M. Fourati, V. Roig, and L. Raynal, “Experimental study of liquid spreading in structured packings,” Chemical Engineering Science, vol. 80, pp. 1–15, Oct. 2012. https://doi.org/10.1016/j.ces.2012.05.031
Kuznecov P. V., Strukturnye parmetry pennogo sloya na melkodyrchatyh protivotochnyh reshetkah so stabilizatorom //Skh-dno evropejskije zhurnal peredovihe tekhnologiy. – Harkviv: Tekhnologichnij centr, 2004. – №4(10) – s. 84-88
O. K. Rahmonov. Study of the process of deposition of fine particles in the apparatus with a movable nozzle / Austrian Journal of Technical and Natural Sciences, 2017, №2. https://doi.org/10.20534/AJT-17-11.12-78-81
Moiseev, V., Manoilo, Е., Ponomaryova, N., Repko, K., Davydov, D. Methodology of calculation of construction and hydrodynamic parameters of a foam layer apparatus for mass-transfer processes. Bulletin of NTU "KhPI". Series: New solutions in modern technologies. – Kharkiv: NTU "KhPI", 2018, 16 (1292), 165-176, https://doi.org/10.20998/2413-4295.2018.16.25.
Arakelyan V. B., Danko V. P., Grigoryan R. P. Influence of the external noise intensity on the kinetics of ligands binding to receptors. Influence of the external noise intensity on the kinetics of ligands binding to receptors. Journal of Contemporary Physics. 2017, Vol. 52, no. 1. https://doi.org/10.3103/S106833721701011X
Shestova T. D., Markvart A. S., Lozovsky T. L., Zhelezny V. P. Cubical equations of state for predicting the phase equilibria of poorly studied substances. Russian Journal of Physical. Chemistry A. 2013, Vol. 87, No. 6, P. 883. https://doi.org/10.1134/S0036024413060253
Valueva E. P., Purdin M. S. Hydrodynamics and heat exchange of the pulsing laminar stream in channels. Teploenergetika. 2015, No. 9, P. 24. DOI:10.1134/S0040601515090116
Moiseev V., Liaposhchenko O., Manoilo E., Khukhryansky O. Demianenko M. Hydrodynamic Parameters of a Combined Contact Device. Lecture Notes in Mechanical Engineering. — Springer, 2021. — P.257-267. https://doi.org/10.1007/978-3-030-77823-1_26
Vitcovskaya R.F., Zibina N.F. Polymeric contact equipment made of volumeric textile structures for heatmass-transfer apparatus/Bulletin of Saint Petersburg State University of Technologies and Design – 1998. – №2. – С. 120-127.
Makoto Kunii, Kenji Kuroda, Kazuaki Yamagiwa, Akira Ohkawa. Performance Characteristics of Nozzle Foam-breakers Fitted to Tower Aerator / Journal of chemical engineering of Japan № 27(1), 1994, Р. 129-132. https://doi.org/10.1252/jcej.27.129
Jiasen Song, Caroline Hyndman, Rajesh K. Jakher, Kelly Hamilton. Fundamentals of Hydrodynamics and Mass Transfer in a Three-Phase Fluidized Bed System /Chemical Engineering Science 54(21), 1999, Р. 4967-4973. https://doi.org/10.1016/S0009-2509(99)00219-5
Jiasen Song, Caroline Hyndman, Apostolos Kantzas. Effect of Particle Tethering and Scale-up on Solid-Liquid Mass Transfer in Three-Phase Fluidized Beds of Light Particles /The Canadian Journal of Chemical Engineering №79(4), 2001, Р. 557-563. https://doi.org/10.1002/cjce.5450790413
