Научная статья на тему 'Сравнительные массообменногидравлические характеристики контактных устройств насадочных аппаратов'

Сравнительные массообменногидравлические характеристики контактных устройств насадочных аппаратов Текст научной статьи по специальности «Физика»

CC BY
307
29
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
НАСАДОЧНЫЕ КОНТАКТНЫЕ УСТРОЙСТВА / МАССООТДАЧА / ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАЗДЕЛЕНИЯ / ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ / CONTACT DEVICES / WEIGHT RETURN / EFFICIENCY OF DIVISION / POWER EFFICIENCY

Аннотация научной статьи по физике, автор научной работы — Крылова Анастасия Николаевна, Башаров Марат Минниахметович

В статье представлены сравнительные массообменные характеристики различных насадочных контактных устройств. Приведены данные по энергетическому комплексу и сделаны выводы для нерегулярных и регулярных массообменных насадок.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Comparative characteristics of contact devices on an exchange in weight and hydraulic devices with nozzles

In article comparative characteristics various contact devices on an exchange in weight are presented. The data on a power complex is cited and conclusions for irregular and regular nozzles exchanging in the weight are drawn.

Текст научной работы на тему «Сравнительные массообменногидравлические характеристики контактных устройств насадочных аппаратов»



УДК 66.015.23

СРАВНИТЕЛЬНЫЕ МАССООБМЕННОГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВ НАСАДОЧНЫХ

АППАРАТОВ

А.Н. КРЫЛОВА*, М.М. БАШАРОВ**

* Казанский государственный энергетический университет, г. Казань ** ОАО «ТАНЕКО», г. Нижнекамск

В статье представлены сравнительные массообменные характеристики различных насадочных контактных устройств. Приведены данные по энергетическому комплексу и сделаны выводы для нерегулярных и регулярных массообменных насадок.

Ключевые слова: насадочные контактные устройства, массоотдача, эффективность разделения, энергетическая эффективность.

На предприятиях химической, нефтехимической, газовой и других отраслей промышленности, а также в теплоэнергетике широкое применение получили тепломассообменные колонные аппараты с насадочными контактными устройствами. Используются насадки как зарубежных, так и отечественных фирм [1, 2]. При выборе типа насадки и расчете режимных и конструктивных характеристик насадочных аппаратов важное значение имеет достоверное определение коэффициентов тепло- и массоотдачи и гидравлического сопротивления.

Академик М.В. Кирпичев предложил для оценки эффективности поверхности теплообмена использовать энергетический коэффициент Е, равный отношению количества тепла, отданного поверхностью Q, к мощности N, затраченной на перекачивание теплоносителя относительно поверхности:

Е = —. (1)

N

Коэффициент Е характеризует степень использования работы, затраченной на передачу тепла, или теплогидродинамическое совершенство организации процесса теплообмена около некоторой поверхности [3].

Аналогично может быть записано выражение для оценки эффективности массообмена:

Е = М. (2)

N

Количество переданного вещества из одной фазы в другую

М = *оу ^Ау, (3)

© А.Н. Крылова, М.М. Башаров

где Коу - коэффициент массопередачи, м/с; Г - поверхность массообмена, м2; Ду

- движущая сила массопередачи (разность рабочей и равновесной концентраций распределяемого компонента); у - компонет.

Энергия, необходимая для подачи газа в массообменную колонну,

N = ДрУг = ДрG/pг , (4)

где Др - перепад давления, Па; Уг - объемный расход газа в секции колонны, м3/с; б - массовый расход, кг/с; рг - плотность газа, кг/м3. Тогда уравнение (2) примет вид

Коу Г Дург

Е = -—. (5)

В работе [4] предложена более удобная форма записи энергетического коэффициента, в которой коэффициент Е относится к единице поверхности, т.е. исключается влияние величины температурного напора:

Е' , (6)

N/F

где а - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2-К); Г - поверхность теплообмена, м2. Для процесса массоотдачи это выражение запишется

Е = . (7)

N|F

Поверхность массобмена в насадочной колонне равна

Г = 5Ииг у ^, (8)

где S - площадь поперечного сечения аппарата, м2; Н - высота слоя насадки, м; ау - удельная поверхность насадки, м /м ; ^ - коэффициент смачиваемости поверхности насадки.

Подставим значение N (4) и Г (8) в (7) и получим

, Коу Шау Рг

Е = —--. (9)

Дрв

В теории массопередачи комплекс

к = °

Коу ^у V ц> Рг

называют высотой единиц переноса, м.

Тогда выражение (9) удобнее записать в виде

Е'о г = , (11)

где Дрор - перепад давления в орошаемой насадке, Па.

Комплекс Е характеризует энергозатраты и массообменную эффективность контактных устройств. Чем меньше гидравлическое сопротивление и больше коэффициент массопередачи (т.е. ниже значение ког), тем меньше комплекс Е и, следовательно, эффективнее насадка.

Рассмотрены следующие массообменные нерегулярные и регулярные контактные устройства: насадка «Инжехим-2000» [1], стальные кольца Рашига 50x50, стальные кольца Палля 50x50, кольца Zulzer С-И^ N0.2.5 [5], стальные кольца Рашига 50х50, регулярная насадка Ме11арак фирмы «Zulzer СЬеш1ееЬ» 125У [2], регулярная рулонная насадка «Инжехим» [1].

На рис. 1 представлено сравнение нерегулярных насадок по значению комплекса Е. Видно, что наиболее эффективной нерегулярной насадкой является насадка «Инжехим-2000».

3/2

Рис. 1. Зависимость комплекса Е от скорости газа, при плотности орошения q = 40(м /м • ч), йэ = 0,03 м, абсорбция аммиака водой: 1 - стальные кольца Рашига 50х50; 2 - кольца Zu1zer С-К^ N0.2.5 [5]; 3 - стальные кольца Палля 50х50; 4 - насадка «Инжехим-2000» [1]

На рис. 2 представлено сравнение регулярных насадок по значению коплекса Е. Наиболее эффективной является регулярная рулонная насадка «Инжехим».

Рис. 2. Зависимость комплекса Е от скорости газа, при плотности орошения q = 10(м3/м2 • ч),

абсорбция аммиака водой: 1 - стальные кольца Рашига 50х50; 2 - регулярная насадка Ме11арак фирмы <^икег Сhemtech» 125Y [2]; 3 - регулярная рулонная насадка «Инжехим» [1]

© Проблемы энергетики, 2010, № 11-12

Выводы

Модернизация тепло- и массообменных аппаратов с использованием высокоэффективных контактных устройств является все более актуальным направлением в различных отраслях промышленности и энергетике. В данной статье показано, что нерегулярная насадка «Инжехим-2000» является современной альтернативой кольцам Палля, Рашига и другим аналогичным насадкам. При равной высоте слоя она обеспечивает большую производительность, меньшее удельное гидравлическое сопротивление и более высокое качество разделения смесей. Регулярная рулонная насадка «Инжехим» также показывает лучшие характеристики и используется для модернизации тепло- и массообменных колонн [1].

Summary

In article comparative characteristics various contact devices on an exchange in weight are presented. The data on a power complex is cited and conclusions for irregular and regular nozzles exchanging in the weight are drawn.

Key words: contact devices, weight return, efficiency of division, power efficiency.

Литература

1. Лаптев А.Г., Фарахов М.И., Минеев Н.Г. Основы расчета и модернизация тепломассообменных установок в нефтехимии. Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2010. 720 с.

2. Сокол Б.А. Насадки массообменных колонн / Б.А. Сокол, А.К. Чернышев, Д.А. Баранова. М.: «Галилея-принт», 2009. 358 с.

3. Гортышов Ю.Ф. Теплогидравлический расчет и проектирование оборудования с интенсифицированным теплообменом / Ю.Ф. Гортышов, В.В. Олимпиев, Б.Е. Байгалиев. Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2004. 432 с.

4. Ануфьев В.И. Эффективность различных форм конвективных поверхностей нагрева. М.: Энергия, 1966. 183 с.

5. Metal Random Packing. Zulzer Chemtech. 2010. P. 16.

Поступила в редакцию 04 октября 2010 г

Крылова Анастасия Николаевна - аспирант кафедры «Технология воды и топлива на ТЭС и АЭС» Казанского государственного энергетического университета. Тел.: 8-917-2773599. E-mail nas tyakzn@ya. ru.

Башаров Марат Минниахметович - главный механик ОАО «ТАНЕКО». Тел.: 8 (8555) 24-21-56. E-mail [email protected].

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.