Оценка эффективности процессов переноса в роторном аппарате

В статье рассматривается возможность применения вихревых аппаратов для межфазного взаимодействия при проведении различных физико-химических процессов в химической, пищевой, газодобывающей, строительной и других отраслях. В процессах массопередачи один или несколько распределяемых компонентов через активную поверхность их раздела переходят из одной фазы в другую. Для эффективного выполнения данных процессов в абсорберах, ректификаторах, адсорберах, экстракторах важное значение имеет развитая поверхность взаимодействующих фаз. Большинство химических реакций в реакционных аппаратах и гетерогенных средах происходят при подводе исходных распределяемых веществ в зону реакции и отводе образующихся продуктов из зоны химического взаимодействия через поверхность раздела фаз. Указанные процессы используются и при решении экологических проблем: для санитарной очистки вентиляционных газов, мокрой очистки выбросов. При выпарке, абсорбции, ректификации, мокрой очистке газов и других процессах актуальна задача предотвращения уноса капель жидкости с газовым потоком. Рассмотрена одна из конструкций роторного многоступенчатого массообменного аппарата, позволяющего достигать равномерного по высоте тонкодисперсного распыла жидкости при восходящем перекрестном движении газа. Приведены схемы установок для выполнения эксперимента. На основании экспериментальных исследований получена зависимость среднего диаметра капель диспергированной жидкости от геометрических и гидродинамических параметров. Описан дисперсный состав и приведены зависимости для определения основных характеристик, используемых в физико-химических процессах. Выполнен теоретический расчет движения частиц дисперсной фазы в рабочем объеме аппарата при разных расходах жидкости и газа. Теоретическими и экспериментальным методами произведена оценка уноса жидкой фазы, выполнен анализ процесса и даны практические рекомендации.

1. Кутепов, А. М. Вихревые процессы для модификации дисперсных систем / А. М. Кутепов, А. С. Латкин. М.: Наука, 1992. 250 с.

2. Сабуров, Э. Н. Аэродинамика и устойчивость потока в относительно длинных циклонных камерах / Э. Н. Сабуров, Д. А. Онохин // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2018. Т. 61, № 6. С. 527–538. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2018-61-6-527-538.

3. Ярмольчик, Ю. П. Механизмы образования и методика расчета выбросов загрязняющих веществ при сжигании природного газа в зависимости от эмиссионного класса горелок / Ю. П. Ярмольчик // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2019. Т. 62, № 6. С. 565–582. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2019-62-6-565-582.

4. Пленочная тепло- и массообменная аппаратура (Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии) / В. М. Олевский [и др.]; под общ. ред. В. М. Олевского. М.: Химия, 1988. 240 с.

5. Кафаров, В. А. Анализ и синтез химико-технологических систем / В. А. Кафаров, В. М. Мешалкин. М.: Химия, 1991. 431 с.

6. Роторный массообменный аппарат вентиляторного типа: пат. 2605 Респ. Беларусь, МКИ5 В 01D 3/30 / В. А. Марков, А. И. Ершов, А. А. Боровик, А. М. Волк. Опубл. 30.12.1998.

7. Коузов, П. А. Основы анализа дисперсного состава промышленных пылей и измельченных материалов / П. А. Коузов. 3-е изд., перераб. Ленинград: Химия, 1987. 264 с.

8. Волк, А. М. Статистическая оценка параметров обобщенного гамма-распределения / А. М. Волк // Труды БГТУ, Физ.-мат. науки и информатика. 2016. № 6. С. 10–13.

9. Марков, В. А. Разделение фаз в тепломассообменных аппаратах / В. А. Марков. Минск, 1996. 333 л.

10. Stacy, E. W. A Generalization of the Gamma Distribution / E. W. Stacy // Ann. Math. Statistics. 1962. Vol. 33, N 3. P. 1187–1192. https://doi.org/10.1214/aoms/1177704481

11. Королев, В. Ю. Устойчивость конечных смесей обобщенных гамма-распределений относительно возмущений параметров / В. Ю. Королев, В. А. Крылов, В. Ю. Кузьмин // Информатика и ее применения. 2011. Т. 5, Вып. 1. C. 31–38.

12. Янке, Е. Специальные функции: Формулы, графики, таблицы / Е. Янке, Ф. Эмдэ, Ф. Леш. М.: Hаука, 1977. 458 с.

13. Дитякин, Ю. Ф. Распыливание жидкостей / Ю. Ф. Дитякин, Л. А. Клячко. М.: Машиностроение, 1977. 206 с.

14. Лышевский, А. С. Процессы распыливания топлива дизельными форсунками / А. С. Лышевский. М.: Машгиз, 1963. 180 с.

15. Крамер, Г. Математические методы статистики: Основы моделирования и первичная обработка данных / Г. Крамер. М.: Мир, 1975. 648 с.

16. Волк, А. М. Движение твердых частиц в закрученном потоке / А. М. Волк // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2009. № 3. С. 77–81.

17. Волк, А. М. Тонкодисперная сепарация жидкости / А. М. Волк // Труды БГТУ. Физ.-мат. науки и информатика. 2020. № 2 (236). С. 31–36.

18. Сoy, С. Гидродинамика многофазных систем / С. Сoy. М.: Мир, 1971. 536 с.

19. Медников, Е. П. Турбулентный перенос и осаждение аэрозолей / Е. П. Медников. М.: Наука, 1980. 176 с.

20. Волк, А. М. Течение вязкой жидкости в пространстве между движущими проницаемыми поверхностями / А. М. Волк // Инженерно-физический журнал. 1993. Т. 65. № 2. С. 152–158.