Применение насадочных контактных устройств в тепломассообменных аппаратах, страница 2

Движение газовой и жидкой фаз в регулярных насадках, состоящих из отдельных пакетов или слоев, имеет более сложный характер. Критериальные уравнения для расчета предельных нагрузок фаз в этих насадках получены либо логическим выбором на основе физической сущности процесса, либо методом анализа размерностей.

Решение задачи двухфазного тепло- и массопереноса в условиях, имеющих место в реальных аппаратах, встречает трудности, связанные с необходимостью учитывать многие факторы, характеризующие процесс: продольное и поперечное перемешивание, волнообразование, входные гидродинамические участки и т.д.

Количественные характеристики процесса массопереноса обычно определяют с помощью эмпирических формул. Опыты большинства исследователей обобщены зависимостями вида

Nuy=ARenmPrnn(H/d,)p (*)

Наличие в структурной пакетной гофрированной насадке коротких наклонных элементов, флотирование поверхности, перфорации способствует интенсификации массоотдачи как в жидкой, так и газовой фазе за счет дополнительной турбулизации и возникновения концевых эффектов. Поэтому создание методики расчета эффективности массообмена для структурных пакетных гофрированных насадок возможно лишь на основе экспериментальных данных путем получения полуэмпирических критериальных уравнений описывающих процесс массоотдачи причем эти уравнения должны быть дополнены симплексами геометрического подобия.

Обзор информационных источников показал, что данных характеризующих рабочие параметры высокоэффективных насадочных контактных устройств очень мало. Имеющиеся сведения не позволяют выполнить тепловой и конструктивный расчет ректификационной колонны воздухоразделительной установки. Основываясь на проведенном анализе научных публикаций сформулированы цель работы и задачи исследования

Исследование низкотемпературной ректификации воздуха в аппаратах со структурной гофрированной насадкой.

Рис.3. Типы профилей и виды поверхностей исследуемой структурной пакетной гофрированной насадки а - круглый гладкий; б—круглый с шипами; в—круглый с шипами и отверстиями; г - параболический гладкий; д - треугольный гладкий;                    е - треугольный с флотированием; ж—треугольный с флотированием и перфорацией.

Основываясь на результатах проведенных экспериментов можно провести сравнения всех типов насадок при работе ВРУ -стенда на продукционном устойчивом режиме по следующим фиксированным параметрам: флегмовому отношению f и коэффициенту извлечения кислорода р". Результаты приведены в таблицах 3 и 4.

Поскольку закон распределения скоростей по сечению гофрированного канала на участках гидродинамической стабилизации и стабилизированного течения неизвестен, потери давления в неорошаемых насадках в работе определены экспериментально.

Замер давления производился в 5 сечениях по высоте колонны непосредственно между пакетами насадки через специальные пробоотборники, конструкция которых предотвращала попадание жидкости в газовый поток. Сопротивление насадки измерялось микроманометром. Результаты измерений показали, что при скорости движения пара со„ = 0,5-^3 м/сек сопротивление неорошаемых насадок находилось в пределах АРсух=20 - 150 Па.