WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

бывании насадки ReGrv,load. При достижении точки подвисания с дальнейшим повышением скорости газа начинается резкое возрастание hop, то есть жидкость зависает и начинает накапливаться в объеме СН. Это явление наблюдалось на насадке 1SP при плотности орошения uLs > 8 и факторе скорости газа FG > 2,7 м/с(кг/м3)0,5.

Предложены уравнения для определения динамической составляющей удерживающей способности и динамической составляющей толщины пленки жидкости структурированных насадок 1SP (1а,б и 3а,б) и 2SP (2а,б и 4а,б):

Таблица 2

Вид

насадки

Диапазон

ReLs

Уравнение

для hop

Уравнение

для op

1SP

10 25

(1а)

(3а)

1SP

25 50

(1б)

(3б)

2SP

25 50

(2а)

(4а)

2SP

50 150

(2б)

(4б)

В уравнениях (1а,б – 4а,б) – число Галилея; – приведенная толщина пленки жидкости, м; L – плотность жидкости, кг/м3; L – динамический коэффициент вязкости жидкости, Па·с; g – ускорение гравитационной силы, м/с2.

3.2. Гидравлическое сопротивление сухих насадок.

Экспериментальные данные по гидравлическому сопротивлению сухих насадок обработаны по известному уравнению вида*:

, (5)

где dry – коэффициент сопротивления сухих насадок; G – плотность газа, кг/м3; uGe – действительная скорость газа в свободном сечении насадки, м/с.

Проведенное экспериментальное измерение Рdry имело целью определение величины dry, который учитывает потери давления от трения газа о поверхность листов насадки и от изменения скорости и направления газового потока при проте-

__________________________________________________________________________________________* Рамм В.М. Абсорбция газов. – М.: Химия, 1976.

кании его по каналам насадки. Установлено, что величина гидравлического сопротивления отнесенного к высоте насадки Рdry/h для одной и той же насадки повышается с увеличением количества продуваемых пакетов, что говорит о том, что на сопротивление насадок существенное влияние оказывают стыки между пакетами. Поэтому для расчета dry мы использовали формулу Жаворонкова Н.М.*, в которой отдельно учитываются потери в местных сопротивлениях:

, (6)

где fr,dry – коэффициент сопротивления трения потоков газа о поверхность листов насадки; dch,dry – коэффициент местного сопротивления, вызванного перераспределением и изменением направления движения газа.

Поскольку известно, что dry зависит от числа Рейнольдса для газовой фазы, в котором G – динамический коэффициент вязкости газа (Па·с), и может быть выражен числом Эйлера, предложены следующие критериальные уравнения для определения dry сухих СН 1SP и 2SP:

- для насадки 1SP при ReGе = 0 3000:

(7)

- для насадки 2SP при ReGе = 700 5000:

(8)

3.3. Гидравлическое сопротивление орошаемых насадок.

Гидравлическое сопротивление орошаемых насадок Рwet может быть найдено по уравнению (9), учитывающему действительную скорость газа в свободном сечении насадки по отношению к скорости стекающей пленки жидкости uGrv, трение между газом и жидкостной пленкой и уменьшение гидравлического диаметра каналов орошаемой насадки dhG,wet за счет стекания по стенкам каналов жидкости:

__________________________________________________________________________________________

* Жаворонков Н.М. Гидравлические основы скрубберного процесса и теплопередача в скрубберах. М: «Советская наука», 1944, 224 с.

(9)

где uLe – действительная плотность орошения в свободном сечении насадки, м/с.

Для определения коэффициента сопротивления орошаемых насадок wet была принята та же структура уравнения, что и для сухой насадки:

, (10)

где fr,wet – коэффициент сопротивления трения газовых потоков о пленку жидкости и друг о друга внутри каналов орошаемой насадки; dch,wet – коэффициент сопротивления стыков орошаемых пакетов.

Однако было установлено, что wet зависит не только от числа Рейнольдса для газовой фазы, рассчитанного по относительной скорости газа, но и от физических свойств и скорости течения орошаемой жидкости. Поэтому при определении wet был использован безразмерный параметр, учитывающий скорость течения и физические свойства жидкости*, в котором L – коэффициент поверхностного натяжения жидкости, Н/м.

Было замечено, что зависимость wet от скорости газа, имеет различный характер до и после значения фиктивной скорости газа uGs = 1,5 м/с, что говорит о наличии ламинарного при uGs < 1,5 м/с и турбулентного при uGs > 1,5 м/с режимов течения газа в СН. Значение фиктивной скорости газа uGs = 1,5 м/с для насадки 1SP соответствует числу Рейнольдса RеGrv = 1500, а для насадки 2SP – числу Рейнольдса RеGrv = 2500. Предложено уравнение для определения wet СН:

, (11)

в котором значения эмпирических коэффициентов A, B, C, а также показателей степени при безразмерных критериях n, m, q при каждом режиме течения газа для на-

__________________________________________________________________________________________

* Дытнерский, Ю.И. Гидродинамические исследования в аппаратах пленочного типа / Ю.И. Дытнерский, Г.С. Борисов // Сб. науч. тр.: «Процессы химической технологии. Гидродинамика, тепло- и массопередача» под ред. М.Е. Позина – М.-Л.: Наука, 1965. С. 25 – 31.

садок 1SP и 2SP указаны в табл. 3.

Таблица 3

Вид

насадки

Гидравлический режим

и диапазон ReLs

Коэффициенты

Показатели степени

A

B

C

n

m

q

1SP

ReGrv < 1500 и ReLs = 25 50

29,04

-0,107

0,455

0,08

0,0155

0,146

1SP

ReGrv > 1500 и ReLs = 25 50

14,66

0,022

0,757

0,08

0,0155

0,068

2SP

ReGrv < 2500 и ReLs = 40 125

182,5

-0,249

0,012

0,299

0,0173

0,19

2SP

ReGrv > 2500 и ReLs = 40 125

39,3

0,392

0,022

0,194

0,0173

0,093

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследований СН 2SP по массоотдаче в газовой фазе и СН 1SP по массоотдаче в жидкой фазе. Получены уравнения для расчета коэффициентов массоотдачи в газовой и жидкой фазах и соответствующих для каждой фазы высот единиц переноса.

4.1. Исследование массоотдачи в газовой фазе.

Анализ экспериментальных данных показал, что коэффициент массоотдачи в газовой фазе GF возрастает с увеличением нагрузки по газу и жидкости. Таким образом, определяющим гидравлическим параметром для массоотдачи в газовой фазе является относительная скорость газа в каналах насадки uGrv. При обработке экспериментального материала было найдено, что для насадки 2SP при всех значениях uLs GF зависит от uGrv согласно пропорциональности GF ~ uGrv0,56, причем характер этой зависимости при переходе от ламинарного режима течения газа к турбулентному, который происходит для насадки 2SP при ReGrv = 2500, не изменяется.

Для СН характерен нестабилизированный поток жидкости по насадке и наличие концевых эффектов, поэтому аналитически было сделано заключение, что на массоотдачу в газовой фазе в СН существенное влияние также оказывает соотношение гидравлического диаметра и длины каналов прохождения газа dhG,wetsin/hpe. Было обнаружено возрастание GF с увеличением отношения dhG,wetsin/hpe согласно пропорциональности GF ~ (dhG,wetsin/hpe)0,62.

По результатам исследования предложены уравнения, основанные на гидродинамической аналогии, для определения интенсивности массоотдачи, выражен-

ной числом Нуссельта в газовой фазе, и высоты единицы переноса в газовой фазе hG для насадки 2SP:

(12)

(13)

Показатель степени n = 0,5 при критерии Прандтля в газовой фазе был определен аналитически, основываясь на работах других ис-следователей, при оценке влияния коэффициента диффузии DG на GF.

4.2. Исследование массоотдачи в жидкой фазе.

Анализ экспериментальных данных показал, что коэффициент массоотдачи в жидкой фазе LF интенсивно возрастает с увеличением нагрузки по жидкости uLs, а также не зависит от скорости газа в каналах СН при нагрузках по газу ниже точки подвисания, что соответствовало диапазону рабочих скоростей при проведении экспериментов. По результатам экспериментов, проведенных с насадкой 1SР, нами было установлено, что LF ~ uLs1,59.

На основании анализа литературных данных получено, что LF для пленочных контактных устройств зависит от соотношения толщины пленки жидкости и длины орошаемой поверхности, которое для СН представляется в виде симплекса геометрического подобия ар. Экспериментально было установлено, что LF возрастает с увеличением толщины стекающей пленки жидкости ор, в частности для насадки 1SP, эта зависимость определяется соотношением LF ~ 2,32. С учетом зависимости толщины пленки жидкости от режима ее течения было сделано заключение, что и характер зависимости LF от нагрузки по жидкости будет изменяться при переходе от одного режима течения пленки жидкости к другому*.

По результатам проведенных исследований предложены уравнения для расчета интенсивности массоотдачи, выраженной числом Нуссельта в жидкой фазе

(14а, б), и высоты единицы переноса (15а, б) для насадки 1SP:

__________________________________________________________________________________________

* Дытнерский, Ю.И. Исследование массообмена в жидкой фазе / Ю.И. Дытнерский, Г.С. Борисов // Сб. науч. тр.: «Процессы химической технологии. Гидродинамика, тепло- и массопередача» под ред. М.Е. Позина – М.-Л.: Наука, 1965. С. 266 – 270.

Таблица 4

Диапазон

ReLs

Уравнение

для NuL

Уравнение

для hL

10 25

(14а)

(15а)

25 50

(14б)

(15б)

Показатель степени n = 0,5 при критерии Прандтля в жидкой фазе был определен при оценке влияния коэффициента диффузии на коэффициент массоотдачи в жидкой фазе, определенного из аналитического решения дифференциального уравнения диффузии.

В пятой главе описана новая конструкция КН 2КР, разработанная с целью улучшения тепломассообменных характеристик существующих СН, и представлены результаты исследования ее гидравлического сопротивления и массоотдачи в газовой фазе.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»