CC BY
13УДК 66.015.23
СОПРОТИВЛЕНИЕ ВИХРЕВОЙ КОНТАКТНОЙ СТУПЕНИ РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННЫ
А. В. Кустов*, В. Г. Межов, Я. Ю. Брыксина, П. В. Харченко
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
*E-mail: [email protected]
Представлены результаты исследований гидравлического сопротивления вихревых контактных ступеней ректификационной колонны и получены зависимости для его расчета. Проведена оценка влияния параметров контактной ректификационной ступени на общее гидравлическое сопротивление.
Ключевые слова: ректификация, контактные ступени, гидравлическое сопротивление, коэффициент гидравлического сопротивления.
RESISTANCE OF A VORTEX CONTACT STEP OF A RECTIFICATION COLUMN
А. V. Kustov*, V. G. Mezhov, Ya. Yu. Bryksina, P. V. Kharchenko
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation *E-mail: [email protected]
The results of studies of the hydraulic resistance of the vortex contact stages of the distillation column are presented and the dependences for its calculation are obtained. The effect of parameters of the contact rectification stage on the total hydraulic resistance.
Keywords: rectification, contact stages, hydraulic resistance, coefficient of hydraulic resistance
Из всего многообразия вихревых контактных ступеней, представленных на рис. 1, для создания тепло-массообменных аппаратов наиболее перспективны контактные ступени с тангенциальными рис. 1 в, г и многолопастными осевыми завихрителями. Вследст-вии недостаточной информации по расчету гидравлического сопротивление ступеней указанных ступеней были проведены исследования на системе воздух-вода в контактных устройствах представленных на рис. 1 д и г.
Общее сопротивление контактной ректификационной ступени без учета влияния крутки газа на АР вышележащей ступени можно представить в виде
АР = АРс +АРм . (1)
Сопротивление сухой тарелки обычно представляют в виде
АРс (2)
и ступени со слоем жидкости
АРм =pgH (1 -ф) + Р,, (3)
где - коэффициент сопротивления сухой ступени; и - среднерасходная скорость газа на выходе из каналов; рг - плотность газа; Р% - Потери напора, вызванные касательными напряжениями на межфазной поверхности.
а б в г д
Рис. 1. Фотографии исследованных завихрителей: а - осевой многолопастной завихритель; б - осевой завихритель; в - тангенциальный завихритель; г, д - кромки тангенциального завихрителя
Решетневские чтения. 2018
-в-
о
О 1 □ 2 Д 3
-EI
'<>—-в-€>
0
1000
2000 Re
b, □ \ П
i> \ \ \ д л
О 1 □ 2 Л
A X X
Д 3 X 4
0 2000 4000 6000
Re
Рис. 2. Зависимость коэффициента сопротивления плоской контактной ступени
5
6
4
2
0
-A- Л A I-
is-£
i i
i i
d ; с -ГТ-B-
i —Г5 -O- —□_ F Ъ—< Г > О 1
-v- F □ 2 ! Д 3
2000 4000 Re
"о
% \
» >
\ v О
в V \ \ □__
О 1 \ \ Li J
□ 2 Д 3 А
0 10 20 30
u, м/c
Рис. 3. Зависимость коэффициента сопротивления ангенциальной контактной ступени
0
Экспериментальные значения коэффициента сопротивления представлены на рис. 2 и 3.
Обработка экспериментальных данных (рис. 3) позволила получить зависимости для расчета коэффициента сопротивления в виде
1,581п ^ ) + 8,01, (4)
Как показал анализ вклад сухой тарелки в общее сопротивление контактной ступени составил 50-60 %, вклад столба жидкости не превышает 20 %. Влияние трения газа о жидкость на сопротивление лежит в пределах 10 %.
Библиографические ссылки
1. Войнов Н. А., Кустов А. В., Николаев Н. А. Получение безводного этанола при ректификации под вакуумом // Хвойные бореальной зоны. 2012. № 3-4. С. 373-378.
2. Кустов А. В. Гидродинамика и массообмен на вихревых ректификационных ступенях при переработки растительного сырья : автореф дис. ... канд. техн. наук ; 05.21.03. Красноярск: СибГТУ, 2010.
3. Войнов Н. А., Николаев Н. А., Кустов А. В. Гидродинамика и массообмен в вихревой ректификационной колонне // Химическая промышленность. 2008. Т. 85, № 8. С. 413-419.
4. Вихревые ректификационные ступени с низким гидравлическим сопротивлением / А. В. Кустов, П. С. Щастовский, Я. С. Гончарова и др. // Химическая промышленность сегодня. 2017. № 1. С. 34-41.
5. Исследование вихревых ректификационных ступеней / А. В. Кустов, Н. А. Артищева, В. Г. Межов и др. // Химия растительного сырья. 2016. № 3. С. 125-134.
6. Вихревые контактные ступени для ректификации / Н. А. Войнов, Николаев, А. В. Кустов и др. // Химия растительного сырья. 2008. № 3. С. 173-184.
References
1. Voynov N. A., Kustov A. V., Nikolaev N. A. Po-luchenie bezvodnogo etanola pri rektifikatsii pod vakuu-mom [Preparation of anhydrous ethanol during rectification under vacuum] // Khvoynye boreal'noy zony. 2012. № 3-4. P. 373-378.
2. Kustov A. V. Gidrodinamika i massoobmen na vikhrevykh rektifikatsionnykh stupenyakh pri pererabotki rastitel'nogo syr'ya [Hydrodynamics and mass transfer on vortex rectification stages during processing of plant raw materials.]. Avtoreferat dis. ... kand. tekhn. nauk; 05.21.03. Krasnoyarsk: SibGTU, 2010.
3. Voynov N. A., Nikolaev N. A., Kustov A. V. Gidrodinamika i massoobmen v vikhrevoy rektifikatsion-noy kolonne [Hydrodynamics and mass transfer in a vortex distillation column] // Khimicheskaya promyshlen-nost'. 2008. T. 85. № 8. P. 413-419.
4. Vikhrevye rektifikatsionnye stupeni s nizkim gidravlicheskim soprotivleniem [Vortex rectification stages with low hydraulic resistance] / A. V. Kustov,
P. S. Shchastovskiy, Ya. S. Goncharova et al. // Khimicheskaya promyshlennost' segodnya. 2017. № 1. Р. 34-41.
5. Issledovanie vikhrevykh rektifikatsionnykh stu-peney [Investigation of vortex rectification stages] / A. V. Kustov, N. A. Artishcheva, V. G. Mezhov et al. // Khimiya rastitel'nogo syr'ya. 2016. № 3. P. 125-134.
6. Vikhrevye kontaktnye stupeni dlya rektifikatsii. [Vortex contact stages for rectification] / N. A. Voynov, N. A. Nikolaev, A. V. Kustov et al. // Khimiya rastitel'nogo syr'ya. 2008. № 3. P. 173-184.
© Кустов А. В., Межов В. Г., Брыксина Я. Ю., Харченко П. В., 2018
