Влияние типа керамической кольцевой насадки на процесс абсорбции газов
На правах рукописи
Соколов Андрей Сергеевич
ВЛИЯНИЕ ТИПА КЕРАМИЧЕСКОЙ КОЛЬЦЕВОЙ НАСАДКИ НА ПРОЦЕСС АБСОРБЦИИ ГАЗОВ
Специальность 05.17.08 – Процессы и аппараты химических технологий
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Москва - 2009
Работа выполнена в ГОУ ВПО Московский государственный университет инженерной экологии
Научный руководитель: доктор технических наук, профессор
Лагуткин Михаил Георгиевич
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор
Майков Виктор Павлович
кандидат технических наук
Полевой Александр Сергеевич
Ведущая организация: ОАО «НИУИФ»
Защита состоится «21» мая 2009 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д. 212.145.01 в Московском государственном университете инженерной экологии по адресу: 105066, г. Москва, ул. Старая Басманная, 21/4, аудитория имени Л.А. Костандова (Л-207).
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУИЭ
Автореферат разослан «18» апреля 2009 года.
Ученый секретарь
диссертационного совета, к.т.н. Трифонов С.А.
Общая характеристика работы
Актуальность проблемы. В настоящее время насадочные колонны являются одним из наиболее распространенных типов химической аппаратуры. Суммарное количество газов, обрабатываемых в насадочных колонных аппаратах в химической, металлургической, нефтяной, газовой и других отраслях современной промышленности, исчисляются тысячами миллиардов кубических метров в год.
Насадки являются основным элементом насадочных колонн, оказывающим влияние на их сопротивление, т.е. на затраты энергии на транспортировку газа через колонну и на эффективность работы.
Как показывает анализ наиболее интересных конструкций нерегулярных насадок, созданных в последние годы, каждое новое конструктивное решение дает незначительный выигрыш в пропускной способности и гидравлическом сопротивлении, и еще в меньшей степени – в эффективности. Конструкции же в основном становятся все сложнее.
Это говорит о том, что поиск таких новых конструктивных решений, которые позволят при сохранении или некотором улучшении основных показателей насадок, обеспечить простоту в изготовлении и применении, а также снизить затраты при их массовом изготовлении, является актуальной задачей.
Анализ работы промышленных колонных аппаратов показывает, что многие из них работают недостаточно эффективно и имеют высокое гидравлическое сопротивление. Это связано с использованием морально устаревших, недостаточно эффективных контактных устройств.
В производстве коррозионноактивных сред, в частности серной кислоты, широкое распространение получили насадки из керамики, из которых наиболее часто используются кольца Рашига размером 50х50х5.
Внедрение новых контактных керамических устройств сдерживается не только сложностью их изготовления, но и тем, что подавляющее большинство новых конструкций насадок или не исследовалось вообще, или опубликованные данные по их характеристикам носят ограниченный или рекламный характер, что значительно усложняет процесс подбора наиболее эффективной насадки для каждого конкретного процесса.
Следует отметить, что при выборе той или иной насадки, они могут различаться как перепадом давления, так и эффективностью, либо обоими показателями сразу. Может получиться так, что насадка, имеющая большое сопротивление, одновременно имеет настолько высокую эффективность, что в конечном итоге будет достигнут значительный экономический эффект от ее использования.
Таким образом, отсутствие достаточно полной методики оценки экономического эффекта от использования той или иной насадки, включающей в себя основные показатели работы насадочных колонн, является актуальной проблемой.
Цель работы. Разработка, на основе проведенного анализа современных требований, предъявляемых к контактным устройствам, эффективной керамической кольцевой насадки, обладающей низким гидравлическим сопротивлением, сравнение ее основных показателей работы с показателями известных насадок. Получение на основе полученных экспериментальных данных расчетных зависимостей для определения основных характеристик керамических кольцевых насадок, а также разработка методики сравнения различных типов насадок, одновременно учитывающей основные показатели работы насадок и суммарные эксплуатационные и капитальные затраты.
Научная новизна работы:
- На основании экспериментальных данных по исследованию кольцевых керамических насадок получены эмпирические зависимости для определения гидравлического сопротивления слоя сухих и орошаемых насадок, работающих в пленочном режиме течения и режиме подвисания, скорости газа, соответствующей переходу из пленочного режима течения в режим подвисания, высоты единиц переноса для хорошо растворимых газов и рациональной скорости газа, позволяющей обеспечить необходимую эффективность и минимальные капитальные и эксплуатационные затраты.
- Разработана методика сопоставительного анализа различных типов насадок, позволяющая на стадии проектирования или модернизации массообменного оборудования на основании основных геометрических, гидродинамических и массообменных характеристик насадки выбрать тип и размер насадки, при использовании которой будут обеспечены минимальные затраты на насадку, материал колонны и электроэнергию.
Практическая значимость и реализация результатов.
- Разработана новая конструкция керамической кольцевой насадки.
- Проведены сравнительные гидродинамические и массообменные испытания керамических кольцевых насадок и показано, что новая насадка обладает меньшим гидравлическим сопротивлением и большей эффективностью, по сравнению с ранее известными керамическими кольцами Рашига и кольцами с крестообразной перегородкой.
- Получены основные гидродинамические и массообменные характеристики новой кольцевой керамической насадки и керамической кольцевой насадки с крестообразной перегородкой, необходимые для технологического расчета насадочных колонн.
- Предложен алгоритм расчета насадочной массообменной колонны, загруженной керамическими кольцевыми насадками, учитывающий гидродинамические и массообменные характеристики насадок и позволяющий рассчитать рациональную скорость газа и выбрать тип и размер насадки, обеспечивающие минимальные затраты.
- Результаты работы использовались ООО «ГИПРОХИМ» при проектировании «Установки закрепления промывной серной кислоты с предварительной очисткой ее от ртути» на ОАО «Челябинский цинковый завод» и в проекте «Технического перевооружения установки утилизации сероводорода (вторая линия УМК)» для ОАО «Новокуйбышевский НПЗ».
Апробация работы и научные публикации. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научной конференция студентов и молодых ученых МГУИЭ – 2008; Konferencijus «Silumos energetika ir technologijos» Литва, Каунас – 2008; 13th International Conference «Biosystems engineering and processes in agriculture» Литва, Каунас – 2008; международной научной конференции, посвященной 70-летию факультета прикладной химии и экологии в Санкт-Петербурге – 2008; на курсах повышения квалификации «Оборотное водоснабжение: оборудование, водопоподготовка, очистка сточных вод. Энергосбережение», межрегиональной общественной организации «Московское химическое общество им. Д.И. Менделеева». Москва – 2008; Konferencijus «Silumos energetika ir technologijos» Литва, Каунас – 2009: По теме диссертации опубликовано 3 статьи, 2 доклада и 5 тезисов докладов, список которых приведен в конце автореферата.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и двенадцати приложений. Работа изложена на 159 страницах, включающих 55 рисунков, 12 таблиц и список литературы из 111 наименований.
Общее содержание работы
Во введении обоснована актуальность работы, изложены цель, основные задачи исследований, научная новизна, практическая значимость и основные положения, выносимые на защиту.
В первой главе представлен обзор основных типов насадочных массообменных устройств, их классификация, направления развития и совершенствования, основные геометрические характеристики наиболее распространенных насадок. Показано преимущество насадочных контактных устройств перед тарельчатыми. Приведены основные требования, предъявляемые к современным массообменным насадкам. Показаны достоинства насадок, выполненных из керамики.
Рассмотрены основные методы расчета гидродинамических и массообменных характеристик контактных устройств и сравнительной оценки массообменных насадок. На основе проведенного анализа определены основные задачи исследования.
Во второй главе представлено описание новой конструкции керамической кольцевой насадки, представляющей собой пустотелый цилиндр с расположенными на его внутренней и внешней поверхностях турбулизирующими элементами в виде открытых каналов, расположенных по винтовым линиям (рис. 1). Дано описание характеристик исследованных насадок, экспериментальной установки и методик проведения экспериментов.
Рис.1. Новая керамическая насадка
Для получения основных гидродинамических и массообменных характеристик керамических кольцевых насадок, а также для выбора наиболее рациональной насадки нами были проведены сравнительные испытания новой насадки NC50 и ранее известных, наиболее распространенных в промышленности колец Рашига и колец с крестообразной перегородкой размерами 50х50х5 из керамики. Основные геометрические характеристики насадок представлены в табл.1.
Эксперименты по сравнительному исследованию гидродинамических параметров новой и ранее известных насадок проводили на системе воздух-вода. Насадки, поочередно каждый тип, загружали внавал в колонну диаметром 0,6 м. Общая высота слоя каждого типа насадки составляла 0,8 м. Испытания проводили в следующих диапазонах: расход по жидкости – 5,17·10-4 – 2,61·10-4 м3/с, что соответствует плотности орошения – 1.83·10-3 – 2,61·10-3 м3/(м2·с); расход по воздуху – 0,144 - 0,85 м3/с, что соответствует числам Рейнольдса – 1544 – 5936.
| Тип насадки | Размер, мм | Число Элемен-тов в 1 м3, внавал | Поверх-ность 1 элемен-та, м2 | Удельная поверх- ность (а), м2/м3 | Свободный объем (), м3/м3 |
| Кольца Рашига | 50х50х5 | 6000 | 0,016 | 96 | 0,78 |
| Кольца с кресто-образной перего-родкой | 50х50х5 | 6000 | 0,02263 | 135,78 | 0,645 |
| Новая насадка NC50 | 50х50х5 | 6000 | 0,0208 | 124,8 | 0,84 |
Таблица 1
В опытах производили замеры следующих величин: перепад давления по высоте слоя сухой и орошаемой насадки при различных нагрузках по газу и жидкости, удерживающая способность насадки, расход газовой фазы, расход жидкой фазы, температура воздуха, атмосферное давление.
Массообменные характеристики насадок исследовали при десорбции аммиака из водного раствора воздухом. Отбор проб жидкой фазы на анализ производили с помощью пробоотборников до и после слоя насадки. Концентрацию аммиака в воде определяли методом титрования децинормальным раствором соляной кислоты.
В третьей главе представлены результаты гидродинамических исследований испытанных керамических кольцевых насадок и получены уравнения для определения сопротивления слоя сухой и орошаемой насадки, работающей в пленочном режиме течения и режиме подвисания, скорости перехода из пленочного режима течения в режим подвисания.
Экспериментальные данные по гидравлическому сопротивлению слоя сухой насадки были обработаны в виде графической зависимости удельного гидравлического сопротивления, отнесенного к высоте слоя насадки, равной одному метру Рсух/Н, от скорости газа Wг, рассчитанной на полное сечение пустого аппарата (рис. 2).
Из графика видно, что новая насадка для массообменных процессов NC50 имеет гидравлическое сопротивление в 1.2 раза меньше, по сравнению с кольцами Рашига, и в 1,7 раз меньше, по сравнению с кольцами с крестообразной перегородкой, и приблизительно равное, по сравнению с кольцами Палля.
Рис. 2. Зависимость гидравлического сопротивления сухих насадок от скорости газа:
- кольца Рашига;
- новая насадка NC50;
- кольца с крестообразной перегородкой;
- кольца Палля.
Меньшее значение гидравлического сопротивления новой разработанной насадки NC50 можно объяснить наибольшим свободным объемом, по сравнению с другими испытанными насадками, обеспеченным за счет ее формы, которая способствует уменьшению площади контакта насадочных элементов между собой и создает дополнительные каналы для прохода газа.
Для проверки адекватности экспериментальных данных мы сравнили полученные нами экспериментальные данные по гидравлическому сопротивлению слоя сухих насадок из колец Рашига с ранее известными данными Хоблера Т. и Жаворонкова Н.М. Данные совпали с точностью до 2 %.
По экспериментальным данным, для получения эмпирической зависимости расчета гидравлического сопротивления слоя сухой насадки, согласно уравнению (1) нами был рассчитан критерий Эйлера для всех испытанных насадок.
(1)
Среднее значение критерия Эйлера для всех испытанных насадок во всем диапазоне нагрузок по газу составило 52,2. Независимость критерия Эйлера от скорости газа говорит о наличии в колоне автомодельного режима.
Полученное значение критерия Эйлера позволяет рассчитать сопротивление слоя сухих керамических кольцевых насадок с точностью ± 10 %.
Экспериментальные данные по гидравлическому сопротивлению слоя орошаемой насадки были обработаны в виде графиков логарифмической зависимости удельного гидравлического сопротивления Рор/Н от скорости газа Wг, рассчитанной на полное сечение пустого аппарата при разных нагрузках по жидкости (рис. 3 и 4).
Рис. 3. Зависимость удельного гидравлического сопротивления орошаемой насадки NC50 от скорости газа при разных плотностях орошения:
- сухая насадка;
- U = 0,0018 м3/(м2·с);
- U = 0,0029 м3/(м2·с);
- U = 0,0056 м3/(м2·с);
- U = 0,0093 м3/(м2·с).
Гидравлическое сопротивление насадки увеличивается с увеличением плотности орошения и с увеличением нагрузки по газу.
Рост сопротивления насадок с увеличением плотности орошения связан не только с накоплением жидкости в слое насадки и уменьшением свободного объема для прохода газа, но также с созданием местных сопротивлений потоку газа, вызванных образованием застойных зон, образованием капель и брызг жидкости при перетекании с одного элемента насадки на другой и др.
Рис. 4. Зависимость удельного гидравлического сопротивления орошаемой насадки NC50 от скорости газа в сравнении с ранее известными при U = 0,0029 м3/(м2·с):
- новая насадка NC50;
- кольца Рашига;
- кольца с крестообразной перегородкой.
Как видно из графика (рис. 4), насадка NC50 обладает меньшим гидравлическим сопротивлением, по сравнению с другими испытанными насадками, во всем испытанном диапазоне нагрузок. Так, при скорости газа 2 м/с гидравлическое сопротивление новой насадки для массообменных процессов меньше, чем у колец Рашига в 1,5 раза и меньше, чем у колец с крестообразной перегородкой в 2,5 раза.
Графическая интерпретация экспериментальных данных показала, что характер изменения гидравлического сопротивления при увеличении плотности орошения и скорости газа в полном сечении колонны одинаков для всех испытанных насадок.
Для расчета гидравлического сопротивления испытанных орошаемых керамических кольцевых насадок нами получена зависимость (2), удовлетворительно описывающая гидравлическое сопротивление орошаемых насадок в пленочном режиме с погрешностью до 11% и в режиме подвисания с погрешностью до 17%. Значения коэффициентов а, А и b приведены в табл. 2.
(2)
Таблица 2.
| Режим течения | а | А | b |
| пленочный | 1 | 1 | 0,0015 |
| подвисания | 1,5 | 0,075 | 0,0015 |
Точки перегиба на графиках (рис. 3, 4) соответствуют переходу из пленочного режима течения жидкости в режим подвисания.
Как видно из графика (рис.3), точка перегиба зависит от плотности орошения, причем, чем больше плотность орошения, тем при меньших нагрузках по газу происходит переход из одного режима течения в другой.
Из графика (рис. 4) видно, что точка перегиба зависит от типа насадки, причем, чем меньше свободный объем насадки, тем при меньшей скорости газа наступает переход из одного режима течения в другой.
Для расчета скорости газа, соответствующей переходу из пленочного режима течения в режим подвисания, был построен график зависимости Wпер = f(Reж) для всех испытанных насадок (рис.5)
Рис. 5. Зависимость скорости газа, соответствующей переходу из пленочного режима течения в режим подвисания, от числа Рейнольдса по жидкости:
- новая насадка NC50; 
- кольца Рашига; 
- кольца с крестообразной перегородкой.
Анализ данного графика показал, что характер изменения Wпер от плотности орошения одинаков для всех испытанных насадок и имеет вид:
Wпер ~ Reж (-0.1).
Для определения зависимости скорости перехода от типа насадки построили зависимость Wпер/( Reж (-0.1)) = f() для всех испытанных насадок (рис. 6).
Из данного графика видно, что характер изменения Wпер/( Reж(-0.1)) от для всех испытанных насадок одинаков (точки лежат на одной прямой) и имеет вид:
Wпер ~ 0,9
В результате для расчета скорости газа, соответствующей переходу из пленочного режима течения в режим подвисания, нами была получена эмпирическая зависимость (3), позволяющая вести расчеты для испытанных керамических кольцевых насадок с погрешностью не превышающей 5 %:
Wпер = 0,9· Reж (-0.1)·0,9 (3)
Рис. 6. Зависимость отношения скорости газа при переходе из пленочного режима течения жидкости в режим подвисания к числу Рейнольдса по жидкости, взятого в степени (– 0,1) от свободного объема насадки
- U = 0,0018 м3/(м2·с);
- U = 0,0029 м3/(м2·с); 
- U = 0,0056 м3/(м2·с); 
- U = 0,0093 м3/(м2·с).
В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследований массообменных характеристик испытанных насадок и их анализ. Получена эмпирическая зависимость для расчета высоты единиц переноса. Получена зависимость для расчета рациональной скорости газа и разработана методика сопоставительного анализа различных типов насадок, учитывающая влияние затрат на электроэнергию, стоимость насадки и материала колонны.
На рис. 7 показано изменение степени отгонки (отношение разности начальной и конечной концентраций аммиака в растворе к его начальной концентрации) новой насадки NC50 от скорости газа при разных плотностях орошения. На рис. 8 показаны изменения степени отгонки трех исследуемых насадок от скорости газа при одинаковой плотности орошения.
Рис. 7. Зависимость степени отгонки от скорости газа для новой насадки NC50:
- U = 0,0018 м3/(м2·с)
- U = 0,0029 м3/(м2·с)
- U = 0,0056 м3/(м2·с);
- U = 0,0093 м3/(м2·с)
Из представленных данных видно, что с увеличением Wг, при постоянной плотности орошения, степень отгонки возрастает. Это объясняется тем, что с увеличением скорости газа увеличивается удерживающая способность насадки, и увеличивается время контактирования фаз, а также интенсифицируется турбулизация взаимодействующих потоков, что приводит к увеличению кратности обновления поверхности контакта фаз. Увеличение плотности орошения, при постоянной скорости газа, снижает степень отгонки для всех исследованных насадок. Это вызвано уменьшением времени пребывания жидкости в контактной зоне аппарата. Новая насадка, по сравнению с кольцами Рашига и кольцами с крестообразной перегородкой, имеет большую степень отгонки во всем испытанном диапазоне нагрузок. Так, при скорости 2 м/с и плотности орошения 0,0029 м3/(м2·ч) степень отгонки новой насадки NC50 больше, чем у колец Рашига в 1,3 раза и больше, чем у колец с крестообразной перегородкой в 1,6 раз, т.е. новая насадка по степени разделения является более эффективной (рис. 8).
Рис. 8. Зависимость степени отгонки от скорости газа для всех испытанных насадок при U = 0,0029 м3/(м2·с):
- кольца Рашига;
- новая насадка NC50;
- кольца с крестообразной перегородкой.
В качестве массообменной характеристики насадочной колонны была выбрана высота единиц переноса (ВЕП).
Экспериментальные данные по высоте единиц переноса, рассчитанные по формуле (5), были обработаны в виде логарифмической зависимости высоты единиц переноса от числа Рейнольдса для газовой фазы (рис. 9).
Графические зависимости lg(ВЕП) = f(lg(Reг)), построенные при различных плотностях орошения, позволяют сказать о том, что высота единиц переноса зависит от скорости газа и плотности орошения, причем показатель степени при Reг составляет 0,39 (рис. 9).
Рис. 9. Зависимость высоты единиц переноса от числа Рейнольдса по газу для новой насадки NC50 при разных плотностях орошения:
- U = 0,0018 м3/(м2·с);
- U = 0,0029 м3/(м2·с); 
- U = 0,0056 м3/(м2·с); 
- U = 0,0093 м3/(м2·с).
ВЕП=Hнас/ЧЕП, (5)
где
Для определения зависимости ВЕП от нагрузки по жидкости мы построили график зависимости ВЕП/( Reг0,39) = f(Reж) (рис. 10).
Рис. 10. Зависимость ВЕП/Reг0,39 от числа Рейнольдса по жидкости для всех испытанных насадок:
- U = 0,0018 м3/(м2·с);
- U = 0,0029 м3/(м2·с); 
- U = 0,0056 м3/(м2·с); 
- U = 0,0093 м3/(м2·с).
В результате обработки графических зависимостей экспериментальных данных высоты единиц переноса от критерия Рейнольдса по газу и жидкости, также учитывая литературные рекомендации, нами была получена эмпирическая зависимость для расчета высоты единиц переноса испытанных керамических кольцевых насадок (6):
ВЕП = 0.29·Reг0,39·Reж-0,49 (6)
Данная зависимость позволяет рассчитывать высоту единиц переноса испытанных керамических кольцевых насадок с точностью ±20 %.
Получив основные геометрические, гидродинамические и массообменные зависимости, необходимые для сравнения керамических кольцевых насадок, можно определить наиболее рациональную скорость газа, при которой суммарные затраты будут минимальными.
При выборе рациональной скорости газа в аппаратах, работающих под давлением близким к атмосферному, необходимо учитывать, что при увеличении скорости газа уменьшается необходимый объем насадки, а, следовательно, уменьшаются и габариты колонны. Однако, следует учитывать также, что повышение скорости газа приведет к росту гидравлического сопротивления и, следовательно, затрат на электроэнергию.
Таким образом, необходимо найти такую скорость газа, при которой суммарные затраты будут минимальными.
Из выше сказанного следует, что суммарные затраты R складываются из затрат на насадку, затрат на колонну и затрат на электроэнергию, т.е. получаем:
R =а/н· Cнас·Vнас·нас+ Cме·Vме·ме + а ·Cэл·Pнас·Ннас ·Vг/(1000·газ) + + а ·Cэл ·Vж·ж·g· Ннас /(1000· н) (7)
или
(8)
Т.к. высота и сопротивления насадочного слоя зависят от скорости, то, выразив эти составляющие через скорость и подставив в выражение (8), получим:
(9)
С использованием ЭВМ, например, в системе MathCad, взяв производную по скорости 
и приравняв ее к нулю, найдем рациональное значение скорости газа, при которой затраты будут минимальными.
Подставив значение рациональной скорости газа в формулу (9), получим минимальное значение затрат на насадку, колонну и энергию на преодоление гидравлического сопротивления.
Для выбора экономически рационального типа или размера насадки необходимо подставить найденные значения оптимальных скоростей для каждого типа насадки в формулу (9). Оптимальной является та насадка, суммарные затраты которой будут наименьшими.
Основные выводы и результаты.
- Разработана новая конструкция керамической кольцевой насадки.
- Проведены сравнительные гидродинамические и массообменные испытания новой насадки и ранее известных (колец Рашига и колец с крестообразной перегородкой) при различных нагрузках по газу и жидкости.
- Исследованы основные гидродинамические и массообменные характеристики новой насадки. Получены эмпирические уравнения для расчета гидравлического сопротивления слоя сухой и орошаемой насадки, работающей в пленочном режиме течения и режиме подвисания, скорости перехода из пленочного режима в режим подвисания и высоты единиц переноса для хорошо растворимых газов.
- Предложен алгоритм расчета насадочной массообменной колонны, загруженной керамическими кольцевыми насадками с использованием полученных уравнений.
- Новая насадка обладает меньшим гидравлическим сопротивлением, по сравнению с кольцами Рашига в 1,5 раза, по сравнению с кольцами с крестообразной перегородкой в 2,5 раза, при одновременно большей эффективности, по сравнению с кольцами Рашига в 1.3 раза и кольцами с крестообразной перегородкой в 1.6 раз.
- Получена зависимость для расчета рациональной скорости газа и разработана методика сопоставительного анализа различных типов насадок, учитывающая влияние затрат на электроэнергию, насадку и материал колонны, показан экономический эффект при использовании новой керамической кольцевой насадки, по сравнению с кольцами Рашига и кольцами с крестообразной перегородкой. Новая насадка может быть рекомендована взамен данных насадок при реконструкции уже существующих и проектировании новых насадочных колонн.
- Результаты работы использовались ООО «ГИПРОХИМ» при проектировании «Установки закрепления промывной серной кислоты с предварительной очисткой ее от ртути» для ОАО «Челябинский цинковый завод» и в проекте «Технического перевооружения установки утилизации сероводорода (вторая линия УМК)» для ОАО «Новокуйбышевский НПЗ».
Условные обозначения
ВЕП – высота единиц переноса; ЧЕП – число единиц переноса; a – удельная поверхность насадки, м2/м3; Снас – стоимость 1 т насадки, руб.; Сме – стоимость 1 т материала аппарата, руб.; Сэл – стоимость кВт электроэнергии, руб.; Dа – диаметр аппарата, м; dэ – эквивалентный диаметр насадки, м; DАВ – коэффициент молекулярной диффузии, м2/с; Eu – критерий Эйлера; g=9,81 – ускорение свободного падения, м/с2; G – массовый расход газовой фазы, кг/с; Н – высота слоя насадки, м; Hа – высота аппарата, м; L – массовый расход жидкости, кг/с; m – константа фазового равновесия; Nог – число единиц переноса (ЧЕП); Pсух – гидравлическое сопротивление сухой насадки, Па; Pор – гидравлическое сопротивление орошаемой насадки, Па; R – суммарные затраты, руб; Reг = Wг·dэг/(µг·) – критерий Рейнольдса для газовой фазы; Reж= 4·U·ж/(а·ж) – критерий Рейнольдса для жидкой фазы; s – толщина стенки аппарата, м; S – площадь поперечного сечения аппарата, м2; S0 - фактор отгонки; U – плотность орошения, м3/(м2/с); Vг – объемный расход газовой фазы м3/с; Vж – объемный расход жидкой фазы м3/с; Vнас – объем насадки, м3; Wг – скорость газа в колонне, м/с; Wопт – оптимальная скорость газа в колонне, м/с; Wзахл –скорость захлебывания, м/с; Wпер – скорость перехода из пленочного режима в режим подвисания, м/с; Wж – скорость жидкости в колонне, м/с; хн, хк – начальная и конечная концентрации аммиака в жидкости, кг/м3; yн, yк – начальная и конечная концентрации аммиака в газе, кг/м3; y* – равновесная концентрация аммиака в газе, кг/м3; – удерживающая способность насадки, м3/м3; ст – статическая составляющая удерживающей способности насадки, м3/м3; д – динамическая составляющая удерживающей способности насадки, м3/м3; – свободный объем насадки, м3/м3; г – динамическая вязкость газовой фазы, Па·с; ж – динамическая вязкость жидкой фазы, Па·с; г – кинематическая вязкость газовой фазы, м2/с; ж – кинематическая вязкость жидкой фазы, м2/с; – коэффициент гидравлического сопротивления насадки; нас – насыпная плотность насадки, кг/м3; ме – плотность материала колонны, кг/м3; г – плотность газовой фазы, кг/м3; ж – плотность жидкой фазы, кг/м3; = (хн - хк)/хн – степень отгонки.
По теме диссертации опубликованы следующие работы:
Статьи:
- Пушнов А.С., Беренгартен М.Г., Лагуткин М.Г., Соколов А.С., Шустиков А.И. Влияние геометрии каналов регулярной керамической насадки на гидродинамику тепломассообменных процессов // Химическое и нефтегазовое машиностроение. – 2008. № 6. – С. 3-4.
- Каган А.М., Юдина Л.А., Пушнов А.С., Урубков Е.Л., Соколов А.С. Актуальные вопросы интенсификации технологических режимов работы насадочных колонных аппаратов // Химическая промышленность. – 2008. № 6. – С. 284-293.
- Соколов А.С., Лагуткин М.Г., Пушнов А.С., Муравьев Е.В., Саенко Н.Д., Букетов И.Н. Эффективная нерегулярная керамическая кольцевая насадка для тепло- и массообменных процессов // Химическое и нефтегазовое машиностроение. – 2009. № 4. – С. 11 – 14.
Доклады:
- Пушнов А., Баранова Е., Соколов А., Петрашова Е., Шустиков А., Генерозов А. Влияние геометрии насадки на эффективность процесса испарительного охлаждения в градирнях компрессорных станций сельскохозяйственных предприятий. 13th International Conference «Biosystems engineering and processes in agriculture» Литва, Каунас, 2008. С. 246-253.
- Пушнов А., Соколов А., Баранова Е., Шустиков А., Генерозов А. Очистка газообразного хлора технологической воды для нужд сельского хозяйства с использованием градирен. 13th International Conference «Biosystems engineering and processes in agriculture» Литва, Каунас, 2008. С. 254-260.
Тезисы докладов:
- Соколов Андрей, Пушнов Александр, Лагуткин Михаил. Гидравлические испытания нерегулярных керамических насадок для экономайзеров. Konferencijus «Silumos energetika ir technologijos» Литва, Каунас. 2008. С. 201-203.
- Маслова С.А., Соколов А.С., Лагуткин М.Г. Исследование эффективности массообменных насадок. Научная конференция студентов и молодых ученых МГУИЭ: Тезисы докладов. – М.: МГУИЭ, 2008. С. 94.
- Баранова И.И., Соколов А.С., Лагуткин М.Г. Исследование гидродинамики массообменных насадок. Научная конференция студентов и молодых ученых МГУИЭ: Тезисы докладов. – М.: МГУИЭ, 2008. С. 95.
- Соколов А.С. Лагуткин М.Г. Проблема утилизации сернистых газов заводов цветной металлургии, расположенных в индустриальных мегаполисах. Материалы V – ой международной научно – практической конференции – выставки «Экологические проблемы индустриальных мегаполисов» Украина, Донецк, 2008. ДонНТУ Министерства образования и науки Украины. С. 58-61.
- Соколов А.С., Пушнов А.С., Лагуткин М.Г. Гидравлическое сопротивление керамических кольцевых насадок. Сборник тезисов докладов «Современные тенденции развития химии и технологии полимерных материалов», Международная научная конференция, посвященная 70-летию факультета прикладной химии и экологии (2008 Санкт-Петербург) [Текст]: тез. Докл. Спб: CGUENL, 2008. С. 45-47.
