Кожухотрубный конденсатор WTK CF 210 Тюмень

Кожухотрубный конденсатор WTK CF 210 Тюмень Кожухотрубный испаритель ONDA SSE 71.401.3200 Махачкала Азизбекова,73 4 Тел.

Как правило, эти значения получены на ранних проектировочных стадиях расчета. Тюменский государственный архитектурно-строительный университет, г. Поэтому, при теоретическом описании процессов, происходящих на поверхности регулярной насадки с внедренными теплообменными элементами, предполагается использовать в качестве опорной теорию диффузионных вихрей. При этом образуется развитая пористая структура, которая хорошо отслеживается Тюкень микроскопических исследованиях поверхности руды рисунок 3. Фракция бензойной кислоты с дифенилом накапливается и поступает в куб второй колонны, где происходит ее разгонка попеременно при двух давлениях 10 и мм рт.

Уплотнения теплообменника Alfa Laval MX25-MFMS Гатчина Кожухотрубный конденсатор WTK CF 210 Тюмень

Кожухотрубный конденсатор WTK CF 210 Тюмень Пластинчатый теплообменник HISAKA SX-92L Королёв

При этом питание должно вводиться на уровень пятой теоретической Далее выполнялись расчеты при различном количестве теоретических ступеней контакта от семи до тридцати. Чтобы характеристики потоков дистиллята, кубового продукта, и целевого продукта соответствовали требуемым, программа подбирает флегмовое число в зависимости от заданного количества теоретических ступеней и точки ввода питания.

При небольшом количестве ступеней разделения и вводе питания в верхнюю часть колонны, флегмовое число и расходы по жидкости и пару внутри колонны слишком велики. В результате, значительно увеличивается диаметр аппарата, что весьма нежелательно. С другой стороны, увеличение количества теоретических тарелок ведет к увеличению высоты колонны.

Поэтому была проведена работа по выявлению такого количества теоретических ступеней, при котором высота и диаметр колонны соответствовали бы минимальной металлоемкости аппарата при неизменных характеристиках продуктов. В итоге, можно сказать, что оптимальное количество ступеней разделений, при которых характеристики выходящих потоков соответствуют требованиям, а габариты колонны оптимальны, равно восьми.

При этом питание подается в середину колонны. Для задания показателей эффективности и гидродинамических условий в колонне, было рассмотрено несколько возможных типов насадок. Предпочтение было отдано структурированной насадке. При сопоставимых исходных данных использование нерегулярной насадки влечет за собой больший диаметр колонны, а структурированная насадка более компактная и эффективная.

В результате расчетов, был получен график изменения концентраций компонентов на ступенях контакта рисунок 2 , который наглядно демонстрирует целесообразность организации отбора целевого продукта с промежуточной третьей ступени: Максимальная же концентрация моноэтиленгликоля достигается на третьей сверху ступени контакта. В результате моделирования были получены данные по равновесию в рассматриваемой системе, динамике потоков жидкости и пара на ступенях контакта; определены диаметры для верхней и нижней частей колонны, выбрана оптимальная конструкция, обеспечивающая эффективное проведение процесса.

Рисунок 2 График распределения массовых концентраций компонентов по теоретическим ступеням контакта. Для выполнения расчетов необходимо было создать геометрическую модель колонны рисунок 3 графическое изображение аппарата, состоящее из основных элементов: Используя нормативные документы, нами были определены расчетное и пробное давления, размеры элементов конструкции, а также ветровой район, которые послужили исходными данными для расчета наряду с моделью колонны.

После ввода исходных данных и построения модели колонны, программа производила прочностные расчеты для каждого элемента аппарата в том числе для обечайки корпуса и опоры с учетом ветровых нагрузок , обычно для трех условий нагружения: На основании вычислений, на монитор выводился отчет, содержащий формулы и результаты расчетов, выполненных программой, включая расчет на ветровую нагрузку, расчет укрепления отверстий под штуцера и люки, расчет опорного узла, расчет фланцев эллиптических крышек люков.

Так колонна работает под вакуумом, толщина стенки обечайки из условий прочности и устойчивости при сравнительно небольшой высоте требуется достаточно большая. Было принято решение укрепить конструкцию семью кольцами жесткости, что значительно уменьшило толщину стенки и снизило вес аппарата. В процессе выполнения расчетов и подбора оптимальных размеров, наибольшие трудности возникли с выполнением условия устойчивости для цилиндрической обечайки, и опоры.

Расчеты остальных элементов чаще давали положительный результат. Это обусловлено тем, что в расчете на устойчивость ключевую роль играли высокие значения осевой сжимающей силы, в которую кроме веса корпуса и внутренних устройств дополнительно входили вес слоя теплоизоляции и площадок обслуживания. Варьируя толщиной стенки и количеством укрепляющих колец, удалось найти оптимальные размеры.

В связи с этим был выбран другой тип опоры, были увеличены толщина стенки юбочной части опоры и ширина опорного кольца. В итоге, условия прочности и устойчивости опоры были обеспечены. Таким образом, с помощью программ ChemCAD и ПАССАТ была произведена оптимизация параметров колонны ректификации, определены ее оптимальные габариты, оптимальное флегмовое число, оптимальные толщины стенок и размеры элементов конструкции, обеспечивающие выполнение условий прочности и устойчивости.

Балахнин Дзержинский политехнический институт филиал Нижегородского государственного технического университета им. Дзержинск, Разрабатываемое технологическое оборудование должно отвечать ряду требований, таких как экономичность, безопасность, экологичность, обеспечивать требуемую производительность и качество получаемого продукта. Особое внимание при проектировании уделяется прочностным характеристикам оборудования, таким как прочность, жесткость и устойчивость.

От данных характеристик зависит не только надежность оборудования, а также косвенно и все остальные характеристики. В данной статье мы затронем некоторые аспекты прочностного расчета колонной аппаратуры, которая располагаясь на открытых площадках, испытывает действие ветровой нагрузки. При больших габаритах аппаратуры ветровая нагрузка оказывает значительное воздействие на конструкцию аппарата, поэтому её необходимо учитывать при прочностном расчете оборудования.

Упрощенно принцип работы с программой можно представить рисунок 1 как совокупность нескольких этапов: Подготовка исходных данных предполагает знание ряда геометрических значений конструкции, таких, например, как диаметр аппарата, толщину стенки корпуса и др. Как правило, эти значения получены на ранних проектировочных стадиях расчета. Ряд значений принимаются по справочным данным, например, тип и характеристики стандартной опоры, площадок обслуживания и т.

После подготовки исходных данных можно начинать расчет. Рисунок 2 Исходное окно программы Кроме геометрических параметров нужно принять число участков для расчета увеличение числа участков увеличивает точность, но увеличивает время расчета. Дополнительно в базе данных можно посмотреть коэффициент сжатия грунта рисунок 4 и распределение по районам скоростного напора рисунок 5. Программа автоматически задает значения.

Рисунок 4 Вид окна дополнительной информации о коэффициенте сжатия грунта Рисунок 6 Пример окна для ввода высоты площадок обслуживания Если при вводе были допущены ошибки, которые могут вызвать сбой в работе программы некорректно большие или малые числа, запятые вместо точек, противоречия в размерах и параметрах , то программа выдаст соответствующие сообщения.

При исправлении ранее заполненной формы можно вернуть переменным первичные значения, отменив ввод. Таким образом, программа максимально защищена от сбоев во время работы. Для проверки все исходные данные вводятся в поле основной программы для проверки рисунок 7. Таким образом, работая с данной программой можно достаточно быстро определить требуемые параметры при данных условиях работы, удовлетворяющие условиям прочности жесткости и устойчивости, с учетом рассчитанного ветрового момента.

Использование данной программы в курсовых и дипломных проектах существенно сокращает время расчета. В случае если условия прочности, жесткости и устойчивости конструкции не выполняются, достаточно изменить исходные данные и заново запустить программу. Через несколько секунд будет выполнен новый уточняющий расчет. Рисунок 8 Окно результатов расчета Все это говорит о том, что применение подобных САПР возможно не только в учебном, но и производственном процессе при проектировании реальных колонных аппаратов.

Разработанную программу выгодно отличает от аналогичных САПР-продуктов простота и удобство работы, минимальное время ввода данных, высокое быстродействие, русский язык интерфейса. Дзержинск, Массообменные процессы широко распространены в химической, нефтехимиической и пищевой промышленности.

В ряде случаев они сопровождаются значительным выделением поглощением тепла. При проведении таких процессов возникает необходимость использования специальных контактных устройств, которые позволяют осуществлять теплообмен внутри аппарата и создать оптимальные условия для протеекания процесса. Достаточно перспективным контактным устройством может стать регулярная насадка с внедренными теплообменными элементами.

Данный тип устройства позволит не только создать оптимальные условия для протекания процесса, но и отказаться от дополнительного теплообменного оборудования. Выбор математической модели для описания абсорбционных процессов, протекающих в таких аппаратах, является важным этапом при его теоретическом расчете. Разные модели, достаточно часто, дают качественное представление о процессе с различных позиций и, как правило, каждая из моделей обладает достаточной точностью лишь при расчете определенных систем [1].

При расчете по каждой из моделей производится учет различных параметров, таких как протекающая химическая реакция, выделение или поглощение тепла, применение специальных присадок или катализаторов. Чаще всего вводят поправку фактор роста enhancement factor , который учитывает повышение скорости массопередачи при влиянии того или иного фактора [2]. Пленочная теория является самым ранним математическим описанием процессов массопередачи.

Она основана на предположении, что при газо-жидкостной абсорбции весь процесс сосредоточен в тонкой пленке и осуществляется в ней преимущественно за счет диффузии. Коэффициент массопередачи при использовании пленочной теории определяется, как: Таким образом, коэффициент массопередачи прямо пропорционален коэффициенту диффузии.

Фактор роста можно выразить, как отношение скорости передаваемого вещества при протекании химической или наличии прочих факторов реакции к скорости физической абсорбции: Данная модель сравнительно проста для расчетов, но не обладает достаточной точностью для систем с преимущественно конвективным методом переноса. В пленочной модели значительно упрощены истинные гидродинамические условия вблизи границы раздела фаз, где происходит затухание турбулентности.

По этой причине большинство опытных данных не подтверждают математические зависимости, предлагаемые моделью. Дальнейшее ее развитие двухпленочная модель [3]-[4]. Она рассматривает границу раздела, как совокупность двух слоев, в которых сосредоточено все сопротивление переносу массы. Первый слой со стороны газа, второй со стороны 27 1. Коэффициент массопередачи в данной модели рассчитывается по уравнению массопередачи [5]: Данная теория имеет большую точность, чем пленочная.

При хорошей растворимости газа можно пренебречь коэффициентом массоотдачи к жидкости, при большой концентрации газа или плохой растворимости можно пренебречь коэффициентом массоотдачи от газа. Таким образом, в простейших случаях данную теорию можно рассматривать, как пленочную. Теория проницания является более точной, но более трудоемкой [4].

Данная теория основана на предположении, что элементы жидкости или турбулентные пульсации следуют к поверхности раздела фаз, где задерживаются на время, известное, как время контакта. Коэффициент массопередачи определяется, как [4]: Таким образом, коэффициент массопередачи не прямо пропорционален коэффициенту диффузии, степень пропорциональности составляет 0.

Выражение для фактора роста, аналогично, имеет вид: Данная модель, как правило, применяется для ламинарных пленок и потоков. Обладает достаточно хорошей точностью, что подтверждено рядом экспериментов. Развитием теории проницания стала теория обновления, предложенная П. Он предположил, что время контакта для различных частиц будет различаться. В целом математическое описание теории проницания и теории обновления достаточно схожи и дают практически одинаковые результаты расчета [4].

Коэффициент массопередачи определяется, как: К Ds, 6 где s время контакта, распределенное по определенному закону. Степень пропорциональности такая же, как и для модели проницания. Теория диффузионных вихрей [4] применяется, как правило, для сильно турбулизированных потоков, а также потоков, где межфазная граница не представляет собой относительно плоскую поверхность. Данная теория может описывать, как нестационарные процессы, так и стационарные.

Обычно каждую из приведенных моделей приходится подстраивать под конкретную газожидкостную систему и уточнять полученные зависимости, основываясь на результатах эксперимента. Причем, далеко не всегда каждая из теорий может дать удовлетворительные результаты для всего набора экспериментальных данных.

Существуют попытки объединения достаточно широкого спектра моделей в единый комплекс [1], который мог бы применяться для любых расчетов, или попытки объединить несколько теорий в одну например, пленочную модель и модель проницания. Однако области применения все равно были достаточно ограничены.

Для теплонапряженных массообменных процессов выбор модели расчета зависит от вида и формы тел контакта, интенсивности тепловыделения теплопоглощения , наличия химического взаимодействия, режима движения жидкости в аппарате и физико-химических характеристик взаимодействующих сред. Наиболее часто применяемыми моделями являются, согласно [1], [4], [6] пленочная теория и теория диффузионных вихрей.

Первая обладает достаточной простотой, последняя может давать более точные результаты без значительного повышения в трудоемкости расчетов. Типовые насадочные аппараты чаще всего работают в пленочном режиме или режиме подвисания пленки. Таким образом, возможно использование простых теорий. Тем не менее, в современных тенденциях проектирования контактных устройств большое внимание отводится созданию турбулизации потоков внутри аппарата.

Поэтому, при теоретическом описании процессов, происходящих на поверхности регулярной насадки с внедренными теплообменными элементами, предполагается использовать в качестве опорной теорию диффузионных вихрей. В случае малотурбулизированной межфазной поверхности возможно использование двухпленочной или пленочной теории. Несмотря на большой круг представленных теорий, существует сложность учета теплопередачи.

Для описания теплонапряженных процессов можно использовать подобие процессов теплопередачи и массопередачи. Данное подобие выражается критерием Льюиса: При полном подобии полей температур и концентраций в безразмерном виде значения будут различаться на определенный коэффициент.

Данное состояние соответствует числу Льюиса близкое к 1. Для теплонапряженных процессов достаточно часто характерно такое состояние. Поэтому при расчете есть возможность перейти от массопередачи к теплопередаче и наоборот, при этом необходимо учесть дополнительный фактор роста Е доп, который будет учитывать влияние теплопередачи на процесс. Таким образом, объединяя два фактора можно использовать общий фактор роста, который будет определяться аналогично 2 в случае использования расчетных зависимостей по массообмену.

Данный фактор может использоваться и при переходе к теплообмену и может быть определен экспериментально. Теория химико-технологических процессов органического синтеза: СПб, , 64 с. Дзержинск, Гидроциклоны, вследствие своих эксплуатационных преимуществ высокая пропускная способность, простота конструкции, надежность , нашли широкое применение в технологии очистки сточных вод от мелкодисперсных взвесей.

Если сливной патрубок гидроциклона присоединяется к соосному выходному трубопроводу рисунок 1, а , то воздушный столб сохраняет устойчивость на значительной его длине, разрушаясь лишь при существенном снижении закрутки потока. Если же гидроциклон снабжен выходной улиточной камерой рисунок 1, б , то в ней воздушный столб сразу теряет устойчивость и интенсивно диспергируется с образованием вихревого барботажного слоя с однородной пузырьковой структурой и высокоразвитой межфазной поверхностью.

Результаты расчета приведены на рисунке 2, б. Можно заметить, что в выходной камере профили интенсивности турбулентности претерпевают качественные и V количественные изменения. Если в гидроциклоне значения параметра r V имеют 2 V порядок 0,,, возрастая лишь в зоне воздушного столба, то в выходной камере по всей ее проточной части они достигают величин 0,10, По-видимому, этот количественный скачок и является причиной потери устойчивости воздушного столба и образования вихревого барботажного слоя.

Схема экспериментальной установки приведена на рисунке 3. Форма пузырей близка к сферической Рисунок 3 Схема видеосъемки закрученного течения в аэрационной камере: С увеличением расхода жидкости средний размер пузырей уменьшается. Этот результат согласуется с существующими представлениями о зависимости устойчивого размера пузырей от величины турбулентных касательных напряжений, что вполне согласуется с известными литературными данными.

Статистический анализ опытных данных показал, что газосодержание барботажного слоя близко по величине к относительному расходу газа в воздушном столбе. С учетом этого можно заключить, что барботажный эффект в аэрационной камере может быть успешно использован для проведения в гидроциклонах сопутствующих газожидкостных процессов таких, например, как флотация, абсорбция, окислительные реакции, контактный теплообмен и др.

Отдельно следует отметить, что для образования межфазной поверхности в этом случае не требуется приложения энергии извне, так как используется собственная энергия закрученного потока. В результате проведенных исследований были разработаны опытно-промышленные конструкции гидроциклонов-флотаторов рисунок 5 , защищенные свидетельствами на полезную модель и методики их инженерного расчета.

Также в рамках поставленной задачи были проведены постановочные эксперименты по исследованию возможности проведения массообменных процессов в барботажной камере. Полученные результаты показали, что работы в этом направлении представляются весьма перспективными.

Суханов Дзержинский политехнический институт филиал Нижегородского государственного технического университета им. Дзержинск, В современных локальных установках очистки оборотных и сточных вод все большее применение находят напорные гидроциклоны, обеспечивающие высокопроизводительное и эффективное улавливание механических загрязнений при минимальной потребности в капитальных затратах и производственных площадях [1, 2].

Причем в последнее время наряду с активным использованием гидроциклонов на промышленных предприятиях, как для очистки сточных вод, так и для разделения суспензий и эмульсий на технологических фазах различных производств, все чаще стали использовать гидроциклоны в других сферах деятельности человека. Примером такого использования гидроциклонов являются автомобильные мойки.

На городских автомойках и автомойках автохозяйств потребляется значительное количество чистой природной воды. В процессе мойки она загрязняется механическими взвесями и нефтепродуктами, которые делают ее непригодной для повторного использования без дополнительной очистки. Решение проблем экологии в этом случае обеспечивается созданием локальных систем очистки сточных вод с применением гидроциклонов.

Они обычно используются в качестве первой ступени очистки, принимают на себя основную нагрузку по извлечению механических взвесей, снижая тем самым нагрузку на последующие стадии очистки отстойники, фильтры и повышая общую эффективность очистки воды. Их также можно использовать как гридроциклоны-флотаторы, сочетая в них очистку от механических взвесей и нефтепродуктов. Таким образом, можно организовать водооборот и решить проблему экологии защиту окружающих водоемов от механических загрязнений и загрязнений нефтепродуктами.

Для применения гидроциклонов в широком диапазоне расходов, гранулометрических характеристик взвешенных частиц и эксплуатационных условий Дзержинским политехническим институтом филиалом НГТУ им. Алексеева разработаны типоразмерные ряды напорных гидроциклонов рисунок 1.

Гидроциклоны из пластмасс изготавливали из полиамида ПА-6, а гидроциклоны металлические по требованию заказчика изготавливали из углеродистой или легированной стали. При этом гидроциклоны из металла диаметром до 50 мм включительно, как правило, изготавливали цельносварными, а диаметром 63 мм и выше разборными. На рисунке 2 приведена схема очистки сточных вод, реализованная на стационарных и летних автомойках Нижнего Новгорода и Нижегородской области.

Очистная установка предусматривает трехступенчатую очистку оборотной воды с использованием горизонтального грязеотстойника объемом 62 м 3, гидроциклона ТВ- и открытого гидроциклона диаметром 1,2 м. Использование напорных гидроциклонов на первой ступени водоочистки повышает эффективность извлечения механических загрязнений и снижает нагрузку на последующие ступени.

При значительной загрязненности исходной воды по Рисунок 3 Очистная установка с отстойником и открытым гидроциклоном 1 грязеотстойник; 2 дренажный канал; 3 бункер-тележка для вывоза осадка; 4 гидроциклон ТВ; 5 насосы; 6 сборник нефтепродуктов; 7 открытый гидроциклон; 8 резервуар очищенной воды Рисунок 4 Узел очистки грязеотстойника: Рисунок 5 Очистная установка с флотатором и фильтром: Это дает возможность без дополнительных затрат энергии совместить в одном гидроциклонном аппарате два принципа разделения: Практическое использование указанного эффекта обеспечивает гидроциклонфлотатор [5], показанный на рисунке 6.

I Рисунок 6 Гидроциклон-флотатор I загрязненная вода; II сгущенная суспензия; III воздух из атмосферы; IV воздух в атмосферу; V флотационная пена; VI очищенная вода; 1 камера сбора флотационной пены; 2 камера очищенной воды; 3 флотационная камера; 4 лопастной рассекатель; 5 гидроциклон II III Для оценки эффективности предложенной конструкции проведены его испытания для сравнения с обычным гидроциклоном того же типоразмера.

Испытаны опытные образцы со следующими параметрами: Испытания проводились на модельной трехкомпонентной системе: Во время опытов изменяли концентрацию суспензии и давление на входе в гидроциклон. Сравнительная оценка эффективности разделения производилась по величине относительного снижения уноса загрязнений. При одних и тех же энергозатратах гидроциклон-флотатор обеспечивает более высокую эффективность улавливания как взвешенных веществ, так и нефтепродуктов унос взвешенных веществ снижается в 1,2 1,4 раза, унос масел в 1,4 1,5 раза.

Разработанную конструкцию можно использовать в схемах разделения маслосодержащих оборотных и сточных вод, в частности, в очистных установках автомоек. Таким образом, опыт применения гидроциклонов для очистки оборотных и сточных вод автомоек показал целесообразность и эффективность их использования для этих целей. Гусев Дзержинский политехнический институт филиал Нижегородского государственного технического университета им.

Дзержинск, Пленочные тепломассообменные аппараты являются перспективным оборудованием при разработке многих процессов в химической, пищевой и смежных отраслях. Поэтому вопросы разработки и расчета пленочных аппаратов весьма актуальны. Аппараты, реализующие нисходящий прямоток газовой и жидкой фаз могут быть построены на базе типовой кожухотрубчатой теплообменной части.

В данной работе изучается влияние диаметра трубного канала на гидравлическое сопротивление и интенсивность теплоотдачи от пленки жидкости к вертикальной стенке трубчатого канала в условиях нисходящего прямотока газовой и жидкой фаз. В случае свободного стекания пленки жидкости, а также в случае нисходящего прямотока газа и пленки жидкости при слабом взаимодействии фаз теплоотдача от пленки жидкости к вертикальной стенке трубчатого канала не зависит от его диаметра [1].

В случае нисходящего прямотока газа и пленки жидкости при сильном взаимодействии фаз диаметр канала значительно влияет на гидродинамику двухфазного потока, а значит и на интенсивность теплоотдачи. Однако в литературе данное влияние изучено недостаточно. Цель настоящей работы выполнить анализ данного влияния на основе математической модели процесса теплообмена к пленке жидкости.

Разработанная модель [2] описывает гидродинамику процесса и теплообмен как при свободном стекании пленки жидкости случай, когда касательные напряжения на поверхности пленки так и при сильном взаимодействии фаз в условиях их нисходящего прямотока случай, когда. В математической модели принято допущение о линейном распределении касательных напряжений по толщине пленки.

Величина турбулентной вязкости определялась через длину пути смешения по формуле Лаундера и Приддина. Теплоотдача рассчитывалась через модифицированный критерий Нуссельта. Касательные напряжения на поверхности пленки Данная методика [3] интересна тем, что учитывает влияние диаметра канала.

Была составлена программа для расчета гидравлического сопротивления канала и теплоотдачи при нисходящем прямотоке газа и пленки жидкости. Исходными данными для программы служат: В ходе численного эксперимента, выполненного применительно к системе водавоздух, диаметр канала меняли от 16 до мм.

Обозначения те же Из приведенных данных видно, что диаметр канала существенным образом влияет как на гидравлическое сопротивление канала, так и на теплоотдачу к пленке. С уменьшением диаметра канала его гидравлическое сопротивление резко растет. Не так быстро, но также растет и интенсивность теплоотдачи к пленке. Согласно модели это связано с ростом касательные напряжения на свободной поверхности пленки.

Таким образом, установлено, что при заданной плотности орошения и скорости газа гидравлическое сопротивление значительно больше зависит от диаметра канала, чем теплоотдача. В узких каналах наблюдается аномально большой рост гидравлического сопротивления. Данные рисунка 1 позволяют говорить о том, что в каналах с минимальным диаметром гидравлическое сопротивление неоправданно велико, а это повлечет за собой чрезмерный расход энергии на транспортировку газа и как следствие увеличение эксплуатационных расходов.

При использовании труб повышенного размера возрастает минимально, но при этом снижается компактность поверхности теплообмена и растут капитальные затраты на аппарат. Отсюда если планируется эксплуатировать аппарат при высоких скоростях газа более перспективно применение труб среднего диаметра порядка мм. Для них гидравлическое сопротивление не велико, интенсивность теплоотдачи высокая при этом трубный пучок достаточно компактен.

Окончательный выбор размера труб тепломассообменного аппарата с нисходящим прямотоком газа и пленки жидкости должен выполняться на основе технико-экономического расчета. Теплообмен в жидкостных пленках. Ксандров Дзержинский политехнический институт филиал Нижегородского государственного технического университета им. Дзержинск, В настоящее время, в свете существующих экологических проблем, все большее внимание обращено на создание технологий, позволяющих минимизировать негативное воздействие на окружающую среду и наиболее полно использовать природные ресурсы.

Оксид углерода II наряду с диоксидом серы и оксидами азота является одним из главных загрязнителей атмосферного воздуха и часто встречается в качестве компонента в составе отходящих газов. Кроме того, это ценное сырье для ряда производств химической промышленности. Поэтому при решении проблемы очистки от СО отходящих газов наиболее целесообразно рекуперационное его извлечение с последующей утилизацией.

Полученный в результате монооксид углерода может быть впоследствии использован в ряде производств органического синтеза для получения спиртов, изоцианатов, муравьиной и уксусной кислот, карбонилов металлов, поликарбонатов. СО используется также при получении хлорида алюминия [1]. Однако на практике применение такого подхода сдерживается отсутствием достаточно эффективной технологии, позволяющей получать СО в качестве концентрированного потока.

Поэтому, учитывая современные проблемы, связанные с нехваткой углеродсодержащего сырья, разработка такой технологии и ее теоретических основ является актуальной задачей. Рекуперация оксида углерода II из отходящих газов может осуществляться с использованием хемосорбционных методов очистки.

Их применение позволяет обратимо связывать СО и впоследствии извлекать его в виде концентрированного потока. Осуществление такого процесса требует наличия эффективных и селективных поглотителей, а также достаточно полного исследования процессов абсорбции и десорбции, что позволило бы создать технологию, пригодную для практического применения.

Купрохлоридные растворы, представляющие собой совместные водные растворы хлорида меди I с хлоридами Mg или Ca, эффективно поглощают монооксид углерода, связывая его в комплексные соединения. В процессе десорбции, при нагревании, эти соединения разрушаются с выделением в газовую фазу СО. К преимуществам этих растворов перед другими сорбентами монооксида углерода следует отнести то, что они не содержат летучих компонентов и не требуют предварительной очистки исходной газовой смеси [2].

Практическое применение купрохлоридных растворов для поглощения оксида углерода II требует разработки теоретических основ, включающих изучение области и режима протекания процесса, химического равновесия, гидродинамики и массообмена абсорбции и десорбции. Для проведения экспериментальных исследований процесса хемосорбции оксида углерода II из газовой смеси купрохлоридными растворами была разработана модель лабораторного стенда, которая представлена на рисунке 1.

Основным элементом в ней является насадочная колонна 1, которая представляет собой цилиндрический аппарат с корпусом из органического стекла. В качестве насадочных элементов используются стеклянные кольца Рашига диаметром 6 мм. Для лучшего распределения раствора Рисунок 1 Модель лабораторного стенда для изучения процесса поглощения оксида углерода II купрохлоридными растворами: Предварительно монооксид углерода добавляется в исходный газ, нагнетаемый вентилятором 2, при помощи инжектора.

Полученная смесь поступает в абсорбционную колонну, где по мере ее прохождения взаимодействует с раствором сорбента. На выходе из колонны расход газа измеряется с помощью анемометра 3. Для измерения гидравлического сопротивления используется микроманометр 4. Анализ содержания монооксида углерода в газе осуществляется с помощью датчика. Отработанный газ сбрасывается в систему вентиляции.

Жидкость проходит сверху вниз по колонне, поглощая СО из газа, и затем собирается в емкости 6, откуда при необходимости может быть организована циркуляция раствора снова на орошение в колонну. Измерение расхода жидкости осуществляется с помощью ротаметра 7. Для анализа раствора в емкостях предусмотрены точки отбора проб. Измерение концентраций компонентов раствора производится с применением аналитических методов.

Купрохлоридный раствор образуется при растворении в воде хлорида Mg и добавлении в полученный раствор хлорида меди I. При этом в растворе происходит формирование комплексных соединений по схеме [2]: Количественный анализ на содержание меди II осуществляется йодометрическим способом [3]. После охлаждения в осадок солей добавляется вода, раствор йодистого калия и соляная кислота.

Выделившийся йод титруется раствором тиосульфата. Таким образом, содержание в растворе меди I можно определить как разность концентраций С и С 2. Общая концентрация хлорид-ионов также может быть вычислена как: Просушенный осадок прокаливается до постоянного веса при температуре К. Концентрация С может быть определена как: Cl В этом случае величина С определяется из уравнения 5.

Так как процесс Cl св присоединения СО сопровождается замещением его на ионы соединениях по реакции Cl в комплексных qp q pn [ Cu pclq ] nco [ Cu pclqn CO n] ncl, 7 то по количеству свободных хлорид-ионов можно судить о количестве присоединенного оксида углерода. Непосредственное измерение концентрации комплексных соединений меди в растворе затруднено вследствие большого разнообразия и непостоянства их состава.

Однако концентрация комплексов может быть ориентировочно определена по формуле: Анализ литературных данных показывает, что основная доля меди I находится 2 3 в комплексах следующего состава: Таким образом, определенные с помощью аналитических методов концентрации компонентов раствора позволяют рассчитать количество СО, поглощенное в процессе абсорбции.

Сопоставление этих данных с показаниями прибора, оценивающего концентрацию оксида углерода II в газовой фазе позволит сделать вывод об интенсивности процесса поглощения и возможности извлечения СО из газов при проведении десорбции. Приведенные здесь схема лабораторного стенда и методы измерения базовых показателей процесса являются основой для получения кинетических характеристик процесса хемосорбции оксида углерода II купрохлоридными растворами, необходимых разработки теоретических основ данного процесса.

Разработка научных и технологических основ извлечения оксида углерода II и этилена из отходящих газов: Воробьев 2 1 Дзержинский политехнический институт филиал Нижегородского государственного технического университета им. Дзержинск Основным аппаратом в производстве карбамида является реактор синтеза, конструкция и совершенство которого в значительной степени определяет общее количество аппаратуры в технологической схеме.

Реактор синтеза карбамида представляет собой колонный цилиндрический толстостенный сосуд. Многослойный корпус реактора и крышка изготовлены из углеродистой стали и футерованы изнутри листовой сталью карбамидного класса. Известно, что эффективность промышленного реактора синтеза карбамида, наряду с термодинамическими и кинетическими факторами, в значительной мере определяется гидродинамическим режимом, поскольку характер движения и фазовая структура потоков реагентов влияют на распределение времени пребывания частиц в реакторе и, следовательно, на степень превращения сырья в конечный продукт.

Наиболее оптимальным является режим идеального вытеснения. Однако наличие в реакторе осевого перемешивания, градиента скоростей и температур, значительно отклоняют режим работы реактора от модели идеального вытеснения. Одним из средств повышения эффективности реакторов синтеза карбамида является перевод их работы в режим идеального вытеснения путем исключения вертикальных циркуляций потоков за счет установки горизонтальных перфорированных тарелок [1].

Количество устанавливаемых тарелок до 10 по высоте реактора. Кроме того, их располагают по ходу реагентов, либо с постепенным сокращением расстояния между тарелками, либо с уменьшающимся свободным сечением в соответствии с количеством проходящего через них газа.

Перегородки выполнены из элементов прямоугольного или трапециевидного профиля с отверстиями для прохода газа и жидкости. Такая их конструкция обеспечивает создание параллельных потоков жидкой и газовой фаз, тем самым уменьшая осевое перемешивание рабочей среды [2]. Данное техническое решение фактически лежит на стыке контактных устройств тарельчатого и насадочного типа.

Увеличение производительности реактора, даже с тарелками приводит к снижению степени конверсии и увеличению, тем самым, нагрузки на последующие узлы установок. Такая интенсификация в современных многотоннажных агрегатах карбамида недопустима, так как приводит к росту энергоемкости процессов и повышает себестоимость продукции. Другим весьма эффективным средством улучшения гидродинамического режима является предварительное связывание исходных реагентов NH 3 и СО 2 в карбамат аммония в отдельной зоне в форреакторе.

Последний в сочетании с колонной синтеза отличающийся от единичного реактора повышенной интенсивностью процесса. Прототипом форреактора явился кожухотрубчатый теплообменник. В дальнейшем подобную конструкцию в виде трубчатых вертикальных контактных устройств, стали устанавливать в нижнюю треть реактора. Одной из конструкций такого рода является реактор [3], который содержит вертикальный корпус Внутренний элемент контактного устройства выполнен в виде плоской перегородки, расположенной вдоль наружного элемента, а входные отверстия на боковой стенке наружного элемента контактного устройства выполнены раздельно для жидкости и газа.

Рисунок 1 Реактор [3] Аналогичен по конструкции и работе реактор с U-образными трубами рисунок 2. Внутри реактора установлена насадка, включающая перфорированные перегородки и трубчатые контактные устройства, закрепленные своими верхними концами в опорной решетке.

Контактное устройство состоит из вертикальных трубчатых элементов круглого сечения опускного и подъемного, которые соединены между собой U- образным трубчатым элементом. Оси опускного и подъемного элементов размещены на расстоянии, от двух до шести диаметров трубы. Отношение высоты контактного устройства к диаметру трубы от 40 до Опускной элемент снабжен отверстиями для входа газа и жидкости, а подъемный элемент отверстием на опорной решетке для выхода газожидкостной смеси.

Верхний конец опускного элемента снабжен заглушкой, расположенной внутри этого элемента. К опорной решетке снизу присоединена короткая обечайка, обеспечивающая создание под решеткой газовой подушки, благодаря которой газовая фаза равномерно распределяется по контактным устройствам и сечению реактора. Её контактные устройства имеют форму линейных блоков, образованных равным количеством опускных и подъемных элементов.

Элементы образованы закрепленными к опорной решетке вертикальной пластиной и плотно соединенными с ней гофрированными отсеками. Гофры размещены вертикально и их вершины расположены симметрично относительно вертикальной пластины, снабженной в нижней части перфорацией, которая сообщает опускной и подъемный элементы.

Опускной и подъемный элементы в каждом линейном блоке размещены с чередованием. Гофры могут иметь синусоидальную, трапециевидную и другую форму. Рисунок 3 Насадка вертикального прямоточного реактора [5] Внутреннее устройство реактора рисунок 4 обеспечивает по сравнению с предыдущей конструкцией стабильность расхода и развитую поверхность контакта фаз, уменьшение гидравлического сопротивления и повышение эффективности процесса.

С этой целью внутреннее устройство реактора, состоящее из закрепленных концами в опорной решетке контактных устройств, расположено над опорной решеткой, причем подъемный элемент имеет отверстие на опорной решетке для входа жидкости и газа, а опускной элемент выполнен заглушенным снизу с выходными отверстиями для газожидкостной смеси на боковой поверхности нижней части.

Благодаря расположению контактных устройств над опорной решеткой газожидкостная смесь вводится сначала не в опускные, а в подъемные элементы контактных устройств. Вследствие разности плотностей жидкости и газа в подъемных элементах возникает газлифтный эффект, способствующий не только подъему газожидкостной смеси, но и ее интенсивному диспергированию.

Кроме того, при остановках реактора для ремонта обеспечивается свободный слив жидкости с контактных устройств через нижние отверстия подъемных и опускных элементов. Хорошей работе всех описанных насадок [] способствует то обстоятельство, что, во всех газожидкостный поток реагентов при высоте насадки h проходит путь 3 h. Большой интерес для практики представляет конструкция газожидкостного реактора рисунок 6 с размещенным в корпусе у днища циклонным эжектором-смесителем.

Последний включает соосные вихревые камеры и тангенциальные патрубки для подачи жидких и газовых реагентов. В заключении следует отметить, что все приведенные конструкции направлены на решение основной задачи повышение эффективности процесса синтеза карбамида. Для её достижения необходимо совершенствование гидродинамического режима. Синтез и применение карбамида.

Жестков Дзержинский политехнический институт филиал Нижегородского государственного технического университета им. Дзержинск, В настоящее время благодаря своей высокой эффективности и экономичности пленочные аппараты с гравитационной жидкостной пленкой все чаще применяются для нагрева и охлаждения маловязких жидкостей.

В пленочных аппаратах один или оба теплоносителя образуют на поверхности теплообмена движущуюся тонкую пленку жидкости. Это обеспечивает данным аппаратам повышенную эффективность работы и ряд других преимуществ. Весьма перспективно использование пленочных аппаратов в массообменных и теплообменных процессах [1, 2]. Цель настоящей работы показать преимущества теплообменного аппарата пленочного типа путем его сравнения с обычным кожухотрубчатым теплообменником.

Выполненные сравнения касаются обычно разных объектов. В нашем случае оба варианта работы теплообменного аппарата, и это важно, реализуются на одной поверхности теплообмена. Важнейшей характеристикой работы теплообменного оборудования является коэффициент теплопередачи К. Именно он определяет интенсивность процесса, необходимую поверхность теплообменника, его массу и цену. Эксперименты по определению К для пленочного и кожухотрубчатого аппарата проводились на экспериментальном стенде, схема которого представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 Схема экспериментального стенда: Расход теплоносителей измерялся по ротаметрам. Теплообменник имеет кожухотрубное исполнение, содержит семь труб диаметром 25x2 мм, которые размещены с шагом 32 мм. Длина труб 1,2 м. Внутренний диаметр кожуха 98 мм. Расстояние между сегментными перегородками 56 мм. Материал труб сталь 12Х18Н10Т.

Отверстия расположены на 20 мм выше трубной решетки. Поверхность теплообмена 0,24 м 2 по поверхности внутри труб. В ходе работы были определены значения коэффициентов теплопередачи К при теплообмене от нагретой воды к холодной. Перед выполнением исследования теплообменник был разобран и тщательно очищен от загрязнений на поверхности теплообмена. Таким образом, получены значения К для случая, когда термические сопротивления от загрязнений на стенке равны нулю.

Каждый опыт повторялся трижды. В ходе экспериментов нагретую воду из бака подавали в распредкамеру теплообменника начальная температура С. Холодную воду из водопровода подавали в межтрубное пространство, начальная температура С. Для реализации полнопоточного режима слив с труб в бак вели через гидрозатвор.. В таблице приведены полученные значения К в зависимости от расхода теплоносителей.

Коэффициент теплопередачи К определяли из основного уравнения теплопередачи. Коэффициенты теплопередачи К при пленочном режиме всегда выше, чем Это убедительно показывает преимущество пленочного теплообмена. Наибольшее различие в интенсивности теплопередачи наблюдается при низких числах Рейнольдса в трубах.

С ростом Re различие это снижается, но и в этом случае пленочный режим заметно превосходит полнопоточный. Кривая для пленочного режима и здесь лежит выше и с ростом расхода горячего теплоносителя, коэффициент теплопередачи растет. Различия в интенсивности теплопередачи при низких числах Рейнольдса менее значительны. На рисунке 6 представлено сопоставление К пл и К кт в 30 опытах при пленочном и 30 опытах при полнопоточном режиме.

Все точки находятся выше диагонали, и это говорит о преимуществе теплообмена при пленочном течении по трубам. Таким образом, коэффициент теплопередачи при пленочном течении жидкости больше в среднем в 1,24 раза, а максимальное различие составляет 1,85 раза. Это дает возможность при незначительном усложнении конструкции аппарата заметно снизить его массу и стоимость.

Полученные данные по теплопередаче в пленочных аппаратах могут быть использованы при разработке промышленного теплообменного оборудования. Блазнов Бийский технологический институт филиал Алтайского государственного технического университета им. Бийск, Важной народнохозяйственной задачей, особенно резко проявившейся в последние годы, является утилизация отходов промышленных предприятий, повторное использование их в производстве, создание замкнутых систем водопотребления и экологически безопасных технологий.

Рисунок 1 Технологическая схема переработки руды 1 бункер; 2 дробилка щековая; 3 ленточный транспортер; 4 бункер; 5 мельница шаровая; 6 отсадочная машина; 7 флотационная машина; 8 вакуум фильтр дисковый; 9 барабанная сушилка; 10 упаковка; 11 хвостохранилище; 12 отстойник; 13 центрифуга роторная Из бункера руда поступает в дробилку щековую на дробление, далее транспортером через бункер в шаровую мельницу на измельчение.

Затем продукт попадает в отсадочную машину, где происходит разделение суспензии: В прудках-отстойниках естественным путем под действием сил гравитации оседают крупные частицы, а наиболее мелкие образуют устойчивую взвесь. В период проливных дождей и интенсивного таяния снега эта взвесь попадает в водоемы водоразделов реки Бия, при этом происходит загрязнение окружающей среды и потеря продукта.

Данная работа направлена на интенсификацию очистки сточных вод с помощью отстойника и центрифуги, которые позволяют уменьшить количество твердой фазы в выбросах до уровня, отвечающего требованиям нормативов по предельно допустимой концентрации. Извлеченный компонент может использоваться для вторичной переработки и производства строительных материалов.

Наиболее эффективными способами очистки и разделения суспензий является осаждение под действием гравитационных, инерционных сил, осаждение в центробежном поле и фильтрование. Для расчета оборудования, предназначенного для отстаивания сточных вод, в литературе приведены следующие зависимости [1]. Приведенные в формулах величины, такие как диаметр частиц, плотность твердой фазы, концентрация суспензии и осадка не известны.

Для их нахождения были проведены экспериментальные исследования. Для определения диаметра частиц необходимы данные по гранулометрическому составу пульпы [2]. С целью определения дисперсного состава пульпы были отобраны пробы на рудоперерабатывающем предприятии и проведены эксперименты. Пробы отбирались в месте сброса сточных вод в хвостохранилище.

Измерение размеров частиц проводили оптическим методом: Некоторые характерные фотоснимки пульпы показаны на рисунках 2, 3. Самые крупные частицы достигают размеров мкм. Наиболее мелкие частицы имеют размеры до нескольких микрон. По фотоснимкам определили количество частиц, попавших в заданный интервал размеров.

Данные приведены в таблице 1. Таблица 1 Количественное распределение частиц по размерам проб ы Диапазон размеров частиц, мкм свыше Для расчета массообменных процессов и проектирования оборудования интерес представляет не количественное, а массовое распределение частиц по размерам. Массовое распределение пропорционально объемному, которое будем определять 3 через d, если принять частицу близкой к форме шара.

Функция вероятности распределения при обработке экспериментальных данных определяется по формуле [3]: Экспериментальная плотность распределения вероятности может быть выражена как весовая функция: Функция плотности нормального распределения определяется по формуле: Средний размер частицы в выражении 4 определяется по формуле: Анализ рисунка 4б показывает, что экспериментальное распределение частиц по размерам не соответствует теоретическому нормальному закону распределения, и содержит два максимума.

Распределение в пределах обработанных проб таблица 1 воспроизводится, что исключает экспериментальную ошибку. Вероятно, эти два максимума могут быть обусловлены особенностями технологического процесса дробления руды на конкретном изучаемом производстве. С помощью интегральной функции распределения рисунок 4а удобно оценивать объемную долю частиц заданного размера.

Плотность твердой фазы определяли методом вытеснения объема [4]. Предварительно взвешенные образцы помещали в градуированный сосуд с водой и измеряли объем образцов через объем вытесненной жидкости. Плотность рассчитывали по формуле: Для определения концентрации суспензии до отстаивания были взяты три пробы, взвешены и высушены до постоянной массы.

Данные приведены в таблице 3. Qт x 0 0,42 9 Qж Аналогично определили концентрацию осадка в шламе: Отдельно следует отметить, что перспективным направлением использования отходов рудоперерабатывающего предприятия является производство газобетона, представляющего смешение наполнителя, цемента, газообразователя алюминиевой пудры , щелочи извести и воды.

С помощью проведенных исследований и с использованием предлагаемого оборудования можно получить наполнитель с нужной влажностью, что позволит миновать стадию сушки. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: Химия, , с. Фролов Бийский технологический институт филиал Алтайского государственного технического университета им.

Бийск, На одном из рудоперерабатывающих предприятий Горного Алтая сброс сточных флотационных вод производится в прудки-отстойники, где естественным путем под действием сил гравитации оседают крупные частицы, а наиболее мелкие образуют устойчивую взвесь. В период проливных дождей и интенсивного таяния снега эта взвесь попадает в водоемы водоразделов реки Бия, при этом происходит загрязнение окружающей среды и потеря продукта [1].

Чтобы подобрать необходимое оборудование, предназначенное для очистки сточных вод, необходимо провести экспериментальные исследования осаждения твердых частиц под действием гравитационных и центробежных сил. Исследования осаждения твердых частиц под действием гравитационных сил проводились по объемному и массовому накоплению осадка. Для определения объемного накопления осадка наполняли сосуд пробой, наблюдали за накоплением осадка на дне, фиксировали фотоаппаратом через определенные промежутки времени данные изменения.

Можно выявить, что в первые минуты частицы с большой скоростью опускались на дно и осадок быстро накапливался, это иллюстрирует рисунок 1. В результате, можно было выделить 3 слоя, различных по цвету: Процесс осаждения завершился через 24 часа. Параллельно проводились исследования накопления массы осадка. Для этого наполнили суспензией сосуд объемом мл. Через заданный интервал времени сливали жидкость до плотного осадка, отстаивали и повторяли процедуру.

Из осадка отбирали пробу для гранулометрического анализа, затем высушивали до постоянной массы и взвешивали. Схема разделения тройного азеотропа этанол-вода-толуол приведена на рисунке 4. Прошедшая через мембрану смесь, поступает на колонну ректификации II, где в дистилляте отбирается тройной азеотроп этанол-вода-толуол, возвращаемый на мембранное разделение, а в кубе остается толуол, находящийся в избытке по отношению к азеотропному составу.

При разделении первапорацией азеотроп этанол — толуол при определенной температуре и давлении исчезает, что позволяет использовать сочетание ректификации и первапорации. Нами разработана малоотходная технология производства ценного растворителя бутилцеллозольва. На стадии синтеза указанного продукта получают катализат, содержащий остатки исходных реагентов, целевые компоненты бутилцеллозольв и бутилукарбитол и побочные продукты реакции.

Разработке технологии предшествовал большой объем экспериментальных исследований по изучению фазовых равновесий жидкость-пар в бинарных и тройных системах, обнаружению минимального азеотропа бутил-карбитол-диэтиленгликоль. Равновесные данные подвергались математическому описанию с помощью пакета прикладных программ по уравнению Вильсона. На основе тёрмодинамико-топологического анализа ТТА структур диаграмм исходной смеси и ряда ее составляющих проведен синтез возможных вариантов разделения и выявлены четыре альтернативные схемы.

Все они предусматривают 12 выделение бутанола и отличаются способами получения бутилцеллозольва и бутилкарбитола. В двух схемах размерность смеси не изменяется, в двух других предполагается использование разделяющего агента. Проведена детальная параметрическая оптимизация разделительных элементов альтернативных технологических схем разделения. Оптимизация проводилась в вычислительном эксперименте, оптимальными считались параметры, позволяющие достичь заданного качества продуктов разделения при минимальных затратах энергии.

Проведена эколого-экономическая оценка альтернативных вариантов схем разделения. Для предприятия предложены два варианта, сопоставимые по экологическим и экономическим критериям. Один из них может быть реализован на имеющемся оборудовании, другой требует нового строительства. На рисунке 5 приведен один из вариантов принципиальной технологической схемы разделения катализата в производстве бутилцеллозольва.

Для указанного варианта предложено оригинальное технологическое решение по стабилизации работы колонн, с малым отбором кубового продукта с использованием малых кратностей экстрактивного агента для выделения бутилцеллозольва. При получении бензойной кислоты методом жидкофазного окисления толуола кислородом воздуха, образуется реакционная смесь оксидат , содержащая как целевой компонент — бензойную кислоту, так и побочные продукты реакции и компоненты катализатора.

В действующем производстве разделение оксидата реализуется методом вакуумной ректификации и сопровождается выделением значительного количества отходов, подвергающихся термической деструкции. При этом, с одной стороны, теряются целевой, сырьевые и побочные компоненты, с другой — вносится дополнительный вклад в загрязнение окружающей среды.

Исходя из того, что один из азеотропообразующих компонентов — целевой продукт, была поставлена задача разделения этой пары специальными методами ректификации — азеотропной и вариацией давления, что позволит увеличить выход бензойной кислоты и снизить количество отходов. На основе ТТА структур диаграмм исходной смеси и ряда ее составляющих проведен синтез возможных вариантов принципиальных технологических схем разделения оксидата.

Выбор окончательного варианта может быть осуществлен после детальной параметрической оптимизации разделительных элементов альтернативных схем, оптимизации каждой из альтернатив по минимуму энергозатрат на разделение с учетом эколого-экономических показателей. Такая оптимизация предполагает наличие полной информации о равновесии жидкость-пар во всех подсистемах исходной смеси.

Экспериментально изучены равновесные данные в бинарных системах, произведена их математическая обработка, на основе которой смоделировано равновесие в тройных и четырехкомпонентных системах. Проверка адекватности воспроизведения математической моделью физико-химических взаимодействий между компонентами осуществлялась путем сравнения их с экспериментальными данными и показала их хорошую сходимость.

В качестве возможных разделяющих добавок рассмотрены этиленгликоль и ацетамид. Изучение структур диаграмм и коэффициентов относительной летучести показало, что в присутствии ацетамида наблюдается более значительное обогащение паровой фазы дифенилом, чем в присутствии этиленгликоля. Поэтому ацетамид выбран в качестве разделяющего агента рисунок 6.

Первая колонна работает при остаточном давлении мм рт. Фракция бензойной кислоты с дифенилом накапливается и поступает в куб второй колонны, где происходит ее разгонка попеременно при двух давлениях 10 и мм рт. Состав алкилата формируют пять основных компонентов: В системе имеются два бинарных азеотропа: ПАБ является самым высококипящим компонентом алкилата и не образует азеотропов с другими составляющими, поэтому возможные варианты разделения смеси можно рассмотреть на симплексе меньшей размерности — тетраэдре рисунок 7.

Такое сочетание особых точек приводит к образованию одной области дистилляции и трех областей ректификации, разграниченных поверхностями Аz 5 , Аz12Аz 5. Фигуративная точка состава Fо принадлежит к области ректификации Аz 5. В данной области может быть реализована следующая последовательность разгонки смеси на индивидуальные компоненты.

Кубовый продукт в дальнейшем разделяется на сырьевые компоненты бензол и толуол, отбираемые в дистиллят, составу куба будет соответствовать смесь МАБ и ПАБ, которая в дальнейшем также подвергается разгонке. Второе заданное разделение смеси Fо позволяет отделить смесь легкокипящих компонентов 1, 2, 3 в дистиллат, в кубе будет находиться целевой компонент МАБ ПАБ. Аналогично рассмотрены возможные, с точки зрения ТТА, варианты разделения алкилата и представлены на рисунке 8 в виде потоковых графов.

На основе ТТА структур диаграмм исходной смеси и ряда ее составляющих, а также схемы потоковых графов проведен синтез возможных вариантов принципиальных технологических схем разделения исходной смеси, из которых с 15 учетом технологических условий, термодинамических и экологических ограничений предложены три альтернативные схемы.

Затем проведена параметрическая оптимизация ректификационных колонн и схем в целом всех альтернативных вариантов. Наиболее приемлемым оказался вариант, показанный на рисунке 9. Дистиллят, получаемый на колонне 1, подвергается ректификации на колонне периодического действия 3, ввиду небольшой величины материального потока. В состав первой фракции отбирается азеотроп бензол-вода, который расслаивается в разделителе фаз 4.

Бензол из расслаивателя возвращается на стадию алкилирования, а вода, содержащая небольшое количество бензола, поступает на очистные сооружения. В кубе колонны периодического действия 3 остается толуол, возвращаемый на приготовление катализатора. Таким образом, с помощью термодинамико-топологического анализа структур диаграмм фазового равновесия жидкость-жидкость-пар и физико-химических свойств компонентов многокомпонентных жидких смесей можно синтезировать множество принципиальных технологических схем разделения продуктов органического синтеза или его отходов, элементами которых являются ректификационные колонны, сепараторы и мембранные аппараты.

При этом используются специальные методы, позволяющие расширить границы областей ректификации изменением параметров, добавкой азеотропных и экстрактивных агентов, сочетанием ректификации с первапорацией, расслаиванием. Сидягин Дзержинский политехнический институт филиал Нижегородского государственного технического университета им.

По качеству продукта он делится на товарный волоконный, высший сорт и технический первый сорт. В соответствии с ГОСТ требования к товарному моноэтиленгликолю выше, чем к техническому: Ключевой стадией производства товарного моноэтиленгликоля является ректификация, в ходе которой достигаются требуемые показатели качества продукта. Выполнение достоверного расчета установки ректификации способствует минимизации затрат как на создание установки, так и в период ее эксплуатации.

В установку ректификации поступает сырье сложного состава, включающее помимо моноэтиленгликоля и диэтиленгликоля, некоторое количество триэтиленгликоля и воды. Предварительный анализ показал, что свести расчет к классическому подходу для бинарной ректификации на основе рассмотрения пары ключевых компонентов и исключения компонентов, присутствующих в пренебрежимо малых количествах, не представляется возможным, так как это не позволяет получить достоверного результата.

Это обусловлено тем, что присутствие воды в исходной смеси влияет на концентрацию моноэтиленгликоля в дистилляте, так как вода имеет гораздо меньшую температуру кипения и, как следствие, полностью уходит в дистиллят. В связи с этим отбор целевого продукта товарного моноэтиленгликоля производится не с верхней ступени разделения, а несколько ниже.

Все это приводит к необходимости рассмотрения многокомпонентной ректификации с промежуточным отбором целевого продукта, для которой ручная реализация расчета затруднительна. В связи с этим было принято решение провести моделирование установки ректификации с помощью системы компьютерного моделирования химико-технологических процессов ChemCAD, разработанной компанией ChemStations, Inc.

Первый этап включал в себя постановку задачи построение технологической схемы установки рисунок 1 с помощью набора типовых аппаратов, выбор компонентов из встроенной базы данных, задание составов и характеристик потоков , выбор расчетной модели уравнения для расчета парожидкостного равновесия и физико-химических и теплофизических свойств потоков.

Последующие расчеты проводились с целью поиска оптимального решения определения минимальных диаметра и высоты колонны при заданном требовании к содержанию компонентов в продуктах. Установка выделения товарного моноэтиленгликоля состоит из ректификационной колонны, кипятильника и дефлегматора. Входным потоком на установку является жидкостный поток смеси компонентов, кроме моноэтиленгликоля и диэтиленгликоля включающий в себя триэтиленгликоль и воду в известных пропорциях.

Были заданы давление и температура в потоке питания, которые соответствовали давлению и температуре в реальных заводских условиях. Предусмотрен отбор целевого потока, для обеспечения качества которого предъявляемым требованиям, была задана контролируемая спецификация по величине мольной доли моноэтиленгликоля в получаемом продукте. Также задавались давление в колонне, расход дистиллята и концентрация моноэтиленгликоля в кубовой жидкости.

Следует отметить, что расчет возможен лишь в определенном диапазоне числа ступеней разделения: Более того, наряду с числом теоретических ступеней, немаловажным для оптимального хода процесса является расположение точек ввода жидкости и вывода продукта. Наименьшее число ступеней, при котором качество волоконного моноэтиленгликоля на выходе отвечает требованиям стандарта, равно семи.

При этом питание должно вводиться на уровень пятой теоретической 18 ступени, а продукт — выводиться с третьей при нумерации ступеней разделения сверху вниз. Далее выполнялись расчеты при различном количестве теоретических ступеней контакта — от семи до тридцати. Чтобы характеристики потоков дистиллята, кубового продукта, и целевого продукта соответствовали требуемым, программа подбирает флегмовое число в зависимости от заданного количества теоретических ступеней и точки ввода питания.

При небольшом количестве ступеней разделения и вводе питания в верхнюю часть колонны, флегмовое число и расходы по жидкости и пару внутри колонны слишком велики. В результате, значительно увеличивается диаметр аппарата, что весьма нежелательно. С другой стороны, увеличение количества теоретических тарелок ведет к увеличению высоты колонны.

Поэтому была проведена работа по выявлению такого количества теоретических ступеней, при котором высота и диаметр колонны соответствовали бы минимальной металлоемкости аппарата при неизменных характеристиках продуктов. В итоге, можно сказать, что оптимальное количество ступеней разделений, при которых характеристики выходящих потоков соответствуют требованиям, а габариты колонны оптимальны, равно восьми.

При этом питание подается в середину колонны. Для задания показателей эффективности и гидродинамических условий в колонне, было рассмотрено несколько возможных типов насадок. Предпочтение было отдано структурированной насадке. При сопоставимых исходных данных использование нерегулярной насадки влечет за собой больший диаметр колонны, а структурированная насадка более компактная и эффективная.

В результате расчетов, был получен график изменения концентраций компонентов на ступенях контакта рисунок 2 , который наглядно демонстрирует целесообразность организации отбора целевого продукта с промежуточной третьей ступени: Максимальная же концентрация моноэтиленгликоля достигается на третьей сверху ступени контакта. В результате моделирования были получены данные по равновесию в рассматриваемой системе, динамике потоков жидкости и пара на ступенях контакта; определены диаметры для верхней и нижней частей колонны, выбрана оптимальная конструкция, обеспечивающая эффективное проведение процесса.

Рисунок 2 — График распределения массовых концентраций компонентов по теоретическим ступеням контакта. Для выполнения расчетов необходимо было создать геометрическую модель колонны рисунок 3 — графическое изображение аппарата, состоящее из основных элементов: Используя нормативные документы, нами были определены расчетное и пробное давления, размеры элементов конструкции, а также ветровой район, которые послужили исходными данными для расчета наряду с моделью колонны.

После ввода исходных данных и построения модели колонны, программа производила прочностные расчеты для каждого элемента аппарата в том числе для обечайки корпуса и опоры с учетом ветровых нагрузок , обычно для трех условий нагружения: На основании вычислений, на монитор выводился отчет, содержащий формулы и результаты расчетов, выполненных программой, включая расчет на ветровую нагрузку, расчет укрепления отверстий под штуцера и люки, расчет опорного узла, расчет фланцев эллиптических крышек люков.

Так колонна работает под вакуумом, толщина стенки обечайки из условий прочности и устойчивости при сравнительно небольшой высоте требуется достаточно большая. Было принято решение укрепить конструкцию семью кольцами жесткости, что значительно уменьшило толщину стенки и снизило вес аппарата. В процессе выполнения расчетов и подбора оптимальных размеров, наибольшие трудности возникли с выполнением условия устойчивости для цилиндрической обечайки, и опоры.

Расчеты остальных элементов чаще давали положительный результат. Это обусловлено тем, что в расчете на устойчивость ключевую роль играли высокие значения осевой сжимающей силы, в которую кроме веса корпуса и внутренних устройств дополнительно входили вес слоя теплоизоляции и площадок обслуживания.

Варьируя толщиной стенки и количеством укрепляющих колец, удалось найти оптимальные размеры. В связи с этим был выбран другой тип опоры, были увеличены толщина стенки юбочной части опоры и ширина опорного кольца. В итоге, условия прочности и устойчивости опоры были обеспечены. Таким образом, с помощью программ ChemCAD и ПАССАТ была произведена оптимизация параметров колонны ректификации, определены ее оптимальные габариты, оптимальное флегмовое число, оптимальные толщины стенок и размеры элементов конструкции, обеспечивающие выполнение условий прочности и устойчивости.

Балахнин Дзержинский политехнический институт филиал Нижегородского государственного технического университета им. Особое внимание при проектировании уделяется прочностным характеристикам оборудования, таким как прочность, жесткость и устойчивость. От данных характеристик зависит не только надежность оборудования, а также косвенно и все остальные характеристики.

В данной статье мы затронем некоторые аспекты прочностного расчета колонной аппаратуры, которая располагаясь на открытых площадках, испытывает действие ветровой нагрузки. При больших габаритах аппаратуры ветровая нагрузка оказывает значительное воздействие на конструкцию аппарата, поэтому её необходимо учитывать при прочностном расчете оборудования.

Программа имеет простой графический интерфейс, работает в среде Windows XP и выше, требования к ПК минимальны. Упрощенно принцип работы с программой можно представить рисунок 1 как совокупность нескольких этапов: Подготовка исходных данных предполагает знание ряда геометрических значений конструкции, таких, например, как диаметр аппарата, толщину стенки корпуса и др.

Как правило, эти значения получены на ранних проектировочных стадиях расчета. Ряд значений принимаются по справочным данным, например, тип и характеристики стандартной опоры, площадок обслуживания и т. После подготовки исходных данных можно начинать расчет. Рисунок 2 — Исходное окно программы 23 Рисунок 3 — Окно ввода данных В данную форму в качестве примера были введены данные по одному из рассчитанных аппаратов.

Кроме геометрических параметров нужно принять число участков для расчета — увеличение числа участков увеличивает точность, но увеличивает время расчета. Дополнительно в базе данных можно посмотреть коэффициент сжатия грунта рисунок 4 и распределение по районам скоростного напора рисунок 5.

Программа автоматически задает значения. Рисунок 4 — Вид окна дополнительной информации о коэффициенте сжатия грунта 24 Рисунок 5 — Вид окна ввода скоростного напора и окна информации по регионам После ввода данных программа запросит ввести высоты расположения площадок обслуживания рисунок 6 и проекцию их площади.

Рисунок 6 — Пример окна для ввода высоты площадок обслуживания Если при вводе были допущены ошибки, которые могут вызвать сбой в работе программы некорректно большие или малые числа, запятые вместо точек, противоречия в размерах и параметрах , то программа выдаст соответствующие сообщения. При исправлении ранее заполненной формы можно вернуть переменным первичные значения, отменив ввод.

Таким образом, программа максимально защищена от сбоев во время работы. Для проверки все исходные данные вводятся в поле основной программы для проверки рисунок 7. Таким образом, работая с данной программой можно достаточно быстро определить требуемые параметры при данных условиях работы, удовлетворяющие условиям прочности жесткости и устойчивости, с учетом рассчитанного ветрового момента.

Использование данной программы в курсовых и дипломных проектах существенно сокращает время расчета. В случае если условия прочности, жесткости и устойчивости конструкции не выполняются, достаточно изменить исходные данные и заново запустить программу. Через несколько секунд будет выполнен новый уточняющий расчет. Рисунок 8 — Окно результатов расчета Все это говорит о том, что применение подобных САПР возможно не только в учебном, но и производственном процессе — при проектировании реальных колонных аппаратов.

Разработанную программу выгодно отличает от аналогичных САПР-продуктов простота и удобство работы, минимальное время ввода данных, высокое быстродействие, русский язык интерфейса. В ряде случаев они сопровождаются значительным выделением поглощением тепла. При проведении таких процессов возникает необходимость использования специальных контактных устройств, которые позволяют осуществлять теплообмен внутри аппарата и создать оптимальные условия для протеекания процесса.

Достаточно перспективным контактным устройством может стать регулярная насадка с внедренными теплообменными элементами. Данный тип устройства позволит не только создать оптимальные условия для протекания процесса, но и отказаться от дополнительного теплообменного оборудования. Выбор математической модели для описания абсорбционных процессов, протекающих в таких аппаратах, является важным этапом при его теоретическом расчете.

Разные модели, достаточно часто, дают качественное представление о процессе с различных позиций и, как правило, каждая из моделей обладает достаточной точностью лишь при расчете определенных систем [1]. При расчете по каждой из моделей производится учет различных параметров, таких как протекающая химическая реакция, выделение или поглощение тепла, применение специальных присадок или катализаторов.

Чаще всего вводят поправку — фактор роста enhancement factor , который учитывает повышение скорости массопередачи при влиянии того или иного фактора [2]. Пленочная теория является самым ранним математическим описанием процессов массопередачи. Она основана на предположении, что при газо-жидкостной абсорбции весь процесс сосредоточен в тонкой пленке и осуществляется в ней преимущественно за счет диффузии.

Коэффициент массопередачи при использовании пленочной теории определяется, как: Таким образом, коэффициент массопередачи прямо пропорционален коэффициенту диффузии. Фактор роста можно выразить, как отношение скорости передаваемого вещества при протекании химической или наличии прочих факторов реакции к скорости физической абсорбции: Данная модель сравнительно проста для расчетов, но не обладает достаточной точностью для систем с преимущественно конвективным методом переноса.

В пленочной модели значительно упрощены истинные гидродинамические условия вблизи границы раздела фаз, где происходит затухание турбулентности. По этой причине большинство опытных данных не подтверждают математические зависимости, предлагаемые моделью. Дальнейшее ее развитие — двухпленочная модель [3]-[4]. Она рассматривает границу раздела, как совокупность двух слоев, в которых сосредоточено все сопротивление переносу массы.

Первый слой со стороны газа, второй со стороны 27 жидкости. Коэффициент массопередачи в данной модели рассчитывается по уравнению массопередачи [5]: Данная теория имеет большую точность, чем пленочная. При хорошей растворимости газа можно пренебречь коэффициентом массоотдачи к жидкости, при большой концентрации газа или плохой растворимости можно пренебречь коэффициентом массоотдачи от газа.

Таким образом, в простейших случаях данную теорию можно рассматривать, как пленочную. Теория проницания является более точной, но более трудоемкой [4]. Данная теория основана на предположении, что элементы жидкости или турбулентные пульсации следуют к поверхности раздела фаз, где задерживаются на время, известное, как время контакта.

Коэффициент массопередачи определяется, как [4]: Таким образом, коэффициент массопередачи не прямо пропорционален коэффициенту диффузии, степень пропорциональности составляет 0. Выражение для фактора роста, аналогично, имеет вид: Данная модель, как правило, применяется для ламинарных пленок и потоков. Обладает достаточно хорошей точностью, что подтверждено рядом экспериментов.

Развитием теории проницания стала теория обновления, предложенная П. Он предположил, что время контакта для различных частиц будет различаться. В целом математическое описание теории проницания и теории обновления достаточно схожи и дают практически одинаковые результаты расчета [4]. Коэффициент массопередачи определяется, как: Степень пропорциональности такая же, как и для модели проницания.

Теория диффузионных вихрей [4] применяется, как правило, для сильно турбулизированных потоков, а также потоков, где межфазная граница не представляет собой относительно плоскую поверхность. Данная теория может описывать, как нестационарные процессы, так и стационарные. Обычно каждую из приведенных моделей приходится подстраивать под конкретную газожидкостную систему и уточнять полученные зависимости, основываясь на результатах эксперимента.

Причем, далеко не всегда каждая из теорий может дать удовлетворительные результаты для всего набора экспериментальных данных. Существуют попытки объединения достаточно широкого спектра моделей в единый комплекс [1], который мог бы применяться для любых расчетов, или попытки объединить несколько теорий в одну например, пленочную модель и модель проницания. Однако области применения все равно были достаточно ограничены.

Для теплонапряженных массообменных процессов выбор модели расчета зависит от вида и формы тел контакта, интенсивности тепловыделения теплопоглощения , наличия химического взаимодействия, режима движения жидкости в аппарате и физико-химических характеристик взаимодействующих сред. Наиболее часто применяемыми моделями являются, согласно [1], [4], [6] пленочная теория и теория диффузионных вихрей.

Первая обладает достаточной простотой, последняя может давать более точные результаты без значительного повышения в трудоемкости расчетов. Типовые насадочные аппараты чаще всего работают в пленочном режиме или режиме подвисания пленки. Таким образом, возможно использование простых теорий. Тем не менее, в современных тенденциях проектирования контактных устройств большое внимание отводится созданию турбулизации потоков внутри аппарата.

Поэтому, при теоретическом описании процессов, происходящих на поверхности регулярной насадки с внедренными теплообменными элементами, предполагается использовать в качестве опорной теорию диффузионных вихрей. В случае малотурбулизированной межфазной поверхности возможно использование двухпленочной или пленочной теории.

Несмотря на большой круг представленных теорий, существует сложность учета теплопередачи. Для описания теплонапряженных процессов можно использовать подобие процессов теплопередачи и массопередачи. Данное подобие выражается критерием Льюиса: При полном подобии полей температур и концентраций в безразмерном виде значения будут различаться на определенный коэффициент.

Данное состояние соответствует числу Льюиса близкое к 1. Для теплонапряженных процессов достаточно часто характерно такое состояние. Поэтому при расчете есть возможность перейти от массопередачи к теплопередаче и наоборот, при этом необходимо учесть дополнительный фактор роста Едоп, который будет учитывать влияние теплопередачи на процесс.

Таким образом, объединяя два фактора можно использовать общий фактор роста, который будет определяться аналогично 2 в случае использования расчетных зависимостей по массообмену. Данный фактор может использоваться и при переходе к теплообмену и может быть определен экспериментально.

Теория химико-технологических процессов органического синтеза: СПб, , 64 с. Если сливной патрубок гидроциклона присоединяется к соосному выходному трубопроводу рисунок 1, а , то воздушный столб сохраняет устойчивость на значительной его длине, разрушаясь лишь при существенном снижении закрутки потока.

Если же гидроциклон снабжен выходной улиточной камерой рисунок 1, б , то в ней воздушный столб сразу теряет устойчивость и интенсивно диспергируется с образованием вихревого барботажного слоя с однородной пузырьковой структурой и высокоразвитой межфазной поверхностью. Результаты расчета приведены на рисунке 2, б.

По-видимому, этот количественный скачок и является причиной потери устойчивости воздушного столба и образования вихревого барботажного слоя. Схема экспериментальной установки приведена на рисунке 3. Форма пузырей близка к сферической. С увеличением расхода жидкости средний размер пузырей уменьшается.

Статистический анализ опытных данных показал, что газосодержание барботажного слоя близко по величине к относительному расходу газа в воздушном столбе. С учетом этого можно заключить, что барботажный эффект в аэрационной камере может быть успешно использован для проведения в гидроциклонах сопутствующих газожидкостных процессов таких, например, как флотация, абсорбция, окислительные реакции, контактный теплообмен и др.

Отдельно следует отметить, что для образования межфазной поверхности в этом случае не требуется приложения энергии извне, так как используется собственная энергия закрученного потока. В результате проведенных исследований были разработаны опытно-промышленные конструкции гидроциклонов-флотаторов рисунок 5 , защищенные свидетельствами на полезную модель и методики их инженерного расчета.

Также в рамках поставленной задачи были проведены постановочные эксперименты по исследованию возможности проведения массообменных процессов в барботажной камере. Полученные результаты показали, что работы в этом направлении представляются весьма перспективными. Суханов Дзержинский политехнический институт филиал Нижегородского государственного технического университета им.

Причем в последнее время наряду с активным использованием гидроциклонов на промышленных предприятиях, как для очистки сточных вод, так и для разделения суспензий и эмульсий на технологических фазах различных производств, все чаще стали использовать гидроциклоны в других сферах деятельности человека. Примером такого использования гидроциклонов являются автомобильные мойки.

На городских автомойках и автомойках автохозяйств потребляется значительное количество чистой природной воды. В процессе мойки она загрязняется механическими взвесями и нефтепродуктами, которые делают ее непригодной для повторного использования без дополнительной очистки. Решение проблем экологии в этом случае обеспечивается созданием локальных систем очистки сточных вод с применением гидроциклонов.

Они обычно используются в качестве первой ступени очистки, принимают на себя основную нагрузку по извлечению механических взвесей, снижая тем самым нагрузку на последующие стадии очистки отстойники, фильтры и повышая общую эффективность очистки воды. Их также можно использовать как гридроциклоны-флотаторы, сочетая в них очистку от механических взвесей и нефтепродуктов.

Таким образом, можно организовать водооборот и решить проблему экологии — защиту окружающих водоемов от механических загрязнений и загрязнений нефтепродуктами. Для применения гидроциклонов в широком диапазоне расходов, гранулометрических характеристик взвешенных частиц и эксплуатационных условий Дзержинским политехническим институтом филиалом НГТУ им.

Алексеева разработаны типоразмерные ряды напорных гидроциклонов рисунок 1. Гидроциклоны из пластмасс изготавливали из полиамида ПА-6, а гидроциклоны металлические по требованию заказчика изготавливали из углеродистой или легированной стали. При этом гидроциклоны из металла диаметром до 50 мм включительно, как правило, изготавливали цельносварными, а диаметром 63 мм и выше — разборными.

На рисунке 2 приведена схема очистки сточных вод, реализованная на стационарных и летних автомойках Нижнего Новгорода и Нижегородской области. Очистная установка предусматривает трехступенчатую очистку оборотной воды с использованием горизонтального грязеотстойника объемом 62 м3, гидроциклона ТВ и открытого гидроциклона диаметром 1,2 м.

Использование напорных гидроциклонов на первой ступени водоочистки повышает эффективность извлечения механических загрязнений и снижает нагрузку на последующие ступени. Рисунок 5 — Очистная установка с флотатором и фильтром: Это дает возможность без дополнительных затрат энергии совместить в одном гидроциклонном аппарате два принципа разделения: Практическое использование указанного эффекта обеспечивает гидроциклонфлотатор [5], показанный на рисунке 6.

Испытаны опытные образцы со следующими параметрами: Испытания проводились на модельной трехкомпонентной системе: Во время опытов изменяли концентрацию суспензии и давление на входе в гидроциклон. Сравнительная оценка эффективности разделения производилась по величине относительного снижения уноса загрязнений.

При одних и тех же энергозатратах гидроциклон-флотатор обеспечивает более высокую эффективность улавливания как взвешенных веществ, так и нефтепродуктов унос взвешенных веществ снижается в 1,2 — 1,4 раза, унос масел — в 1,4 — 1,5 раза. Разработанную конструкцию можно использовать в схемах разделения маслосодержащих оборотных и сточных вод, в частности, в очистных установках автомоек.

Таким образом, опыт применения гидроциклонов для очистки оборотных и сточных вод автомоек показал целесообразность и эффективность их использования для этих целей. Гусев Дзержинский политехнический институт филиал Нижегородского государственного технического университета им. Поэтому вопросы разработки и расчета пленочных аппаратов весьма актуальны. Аппараты, реализующие нисходящий прямоток газовой и жидкой фаз могут быть построены на базе типовой кожухотрубчатой теплообменной части.

В данной работе изучается влияние диаметра трубного канала на гидравлическое сопротивление и интенсивность теплоотдачи от пленки жидкости к вертикальной стенке трубчатого канала в условиях нисходящего прямотока газовой и жидкой фаз. В случае свободного стекания пленки жидкости, а также в случае нисходящего прямотока газа и пленки жидкости при слабом взаимодействии фаз теплоотдача от пленки жидкости к вертикальной стенке трубчатого канала не зависит от его диаметра [1].

В случае нисходящего прямотока газа и пленки жидкости при сильном взаимодействии фаз диаметр канала значительно влияет на гидродинамику двухфазного потока, а значит и на интенсивность теплоотдачи. Однако в литературе данное влияние изучено недостаточно. Цель настоящей работы — выполнить анализ данного влияния на основе математической модели процесса теплообмена к пленке жидкости. Разработанная модель [2] описывает гидродинамику процесса и теплообмен как при свободном стекании пленки жидкости случай, когда касательные напряжения на поверхности пленки так и при сильном взаимодействии фаз в условиях их нисходящего прямотока случай, когда.

В математической модели принято допущение о линейном распределении касательных напряжений по толщине пленки. Величина турбулентной вязкости определялась через длину пути смешения по формуле Лаундера и Приддина. Теплоотдача рассчитывалась через модифицированный критерий Нуссельта. Данная методика [3] интересна тем, что учитывает влияние диаметра канала.

Была составлена программа для расчета гидравлического сопротивления канала и теплоотдачи при нисходящем прямотоке газа и пленки жидкости. Исходными данными для программы служат: В ходе численного эксперимента, выполненного применительно к системе водавоздух, диаметр канала меняли от 16 до мм. Обозначения те же Из приведенных данных видно, что диаметр канала существенным образом влияет как на гидравлическое сопротивление канала, так и на теплоотдачу к пленке.

С уменьшением диаметра канала его гидравлическое сопротивление резко растет. Не так быстро, но также растет и интенсивность теплоотдачи к пленке. Согласно модели это связано с ростом касательные напряжения на свободной поверхности пленки. Таким образом, установлено, что при заданной плотности орошения и скорости газа гидравлическое сопротивление значительно больше зависит от диаметра канала, чем теплоотдача.

В узких каналах наблюдается аномально большой рост гидравлического сопротивления. Данные рисунка 1 позволяют говорить о том, что в каналах с минимальным диаметром гидравлическое сопротивление неоправданно велико, а это повлечет за собой чрезмерный расход энергии на транспортировку газа и как следствие — увеличение эксплуатационных расходов.

Отсюда если планируется эксплуатировать аппарат при высоких скоростях газа более перспективно применение труб среднего диаметра порядка 30 — 50 мм. Окончательный выбор размера труб тепломассообменного аппарата с нисходящим прямотоком газа и пленки жидкости должен выполняться на основе технико-экономического расчета. Теплообмен в жидкостных пленках. Ксандров Дзержинский политехнический институт филиал Нижегородского государственного технического университета им.

Оксид углерода II наряду с диоксидом серы и оксидами азота является одним из главных загрязнителей атмосферного воздуха и часто встречается в качестве компонента в составе отходящих газов. Кроме того, это ценное сырье для ряда производств химической промышленности.

Поэтому при решении проблемы очистки от СО отходящих газов наиболее целесообразно рекуперационное его извлечение с последующей утилизацией. Полученный в результате монооксид углерода может быть впоследствии использован в ряде производств органического синтеза для получения спиртов, изоцианатов, муравьиной и уксусной кислот, карбонилов металлов, поликарбонатов.

СО используется также при получении хлорида алюминия [1]. Однако на практике применение такого подхода сдерживается отсутствием достаточно эффективной технологии, позволяющей получать СО в качестве концентрированного потока. Поэтому, учитывая современные проблемы, связанные с нехваткой углеродсодержащего сырья, разработка такой технологии и ее теоретических основ является актуальной задачей.

Рекуперация оксида углерода II из отходящих газов может осуществляться с использованием хемосорбционных методов очистки. Их применение позволяет обратимо связывать СО и впоследствии извлекать его в виде концентрированного потока. Осуществление такого процесса требует наличия эффективных и селективных поглотителей, а также достаточно полного исследования процессов абсорбции и десорбции, что позволило бы создать технологию, пригодную для практического применения.

Купрохлоридные растворы, представляющие собой совместные водные растворы хлорида меди I с хлоридами Mg или Ca , эффективно поглощают монооксид углерода, связывая его в комплексные соединения. В процессе десорбции, при нагревании, эти соединения разрушаются с выделением в газовую фазу СО.

К преимуществам этих растворов перед другими сорбентами монооксида углерода следует отнести то, что они не содержат летучих компонентов и не требуют предварительной очистки исходной газовой смеси [2]. Практическое применение купрохлоридных растворов для поглощения оксида углерода II требует разработки теоретических основ, включающих изучение области и режима протекания процесса, химического равновесия, гидродинамики и массообмена абсорбции и десорбции.

Для проведения экспериментальных исследований процесса хемосорбции оксида углерода II из газовой смеси купрохлоридными растворами была разработана модель лабораторного стенда, которая представлена на рисунке 1. Основным элементом в ней является насадочная колонна 1, которая представляет собой цилиндрический аппарат с корпусом из органического стекла.

В качестве насадочных элементов используются стеклянные кольца Рашига диаметром 6 мм. Для лучшего распределения раствора 41 поступающего на орошение, спроектирован распределитель, который установлен в верхней части колонны. Рисунок 1 — Модель лабораторного стенда для изучения процесса поглощения оксида углерода II купрохлоридными растворами: Предварительно монооксид углерода добавляется в исходный газ, нагнетаемый вентилятором 2, при помощи инжектора.

Полученная смесь поступает в абсорбционную колонну, где по мере ее прохождения взаимодействует с раствором сорбента. На выходе из колонны расход газа измеряется с помощью анемометра 3. Для измерения гидравлического сопротивления используется микроманометр 4. Анализ содержания монооксида углерода в газе осуществляется с помощью датчика. Отработанный газ сбрасывается в систему вентиляции.

Жидкость проходит сверху вниз по колонне, поглощая СО из газа, и затем собирается в емкости 6, откуда при необходимости может быть организована циркуляция раствора снова на орошение в колонну. Измерение расхода жидкости осуществляется с помощью ротаметра 7. Для анализа раствора в емкостях предусмотрены точки отбора проб.

Измерение концентраций компонентов раствора производится с применением аналитических методов. Купрохлоридный раствор образуется при растворении в воде хлорида Mg и добавлении в полученный раствор хлорида меди I. При этом в растворе происходит формирование комплексных соединений по схеме [2]: Для определения С Сиобщ необходимо предварительно окислить медь I , содержащуюся в растворе до меди II.

Количественный анализ на содержание меди II осуществляется йодометрическим способом [3]. После охлаждения в осадок солей добавляется вода, раствор йодистого калия и соляная кислота. Выделившийся йод титруется раствором тиосульфата. Общее содержание хлорид-ионов в растворе определяется по формуле: Общая концентрация хлорид-ионов также может быть вычислена как: Просушенный осадок прокаливается до постоянного веса при температуре К.

Непосредственное измерение концентрации комплексных соединений меди в растворе затруднено вследствие большого разнообразия и непостоянства их состава. Однако концентрация комплексов может быть ориентировочно определена по формуле: Анализ литературных данных показывает, что основная доля меди I находится в комплексах следующего состава: Таким образом, определенные с помощью аналитических методов концентрации компонентов раствора позволяют рассчитать количество СО , поглощенное в процессе абсорбции.

Сопоставление этих данных с показаниями прибора, оценивающего концентрацию оксида углерода II в газовой фазе позволит сделать вывод об интенсивности процесса поглощения и возможности извлечения СО из газов при проведении десорбции. Приведенные здесь схема лабораторного стенда и методы измерения базовых показателей процесса являются основой для получения кинетических характеристик процесса хемосорбции оксида углерода II купрохлоридными растворами, необходимых разработки теоретических основ данного процесса.

Разработка научных и технологических основ извлечения оксида углерода II и этилена из отходящих газов: Воробьев2 1 Дзержинский политехнический институт филиал Нижегородского государственного технического университета им. Дзержинск Основным аппаратом в производстве карбамида является реактор синтеза, конструкция и совершенство которого в значительной степени определяет общее количество аппаратуры в технологической схеме.

Реактор синтеза карбамида представляет собой колонный цилиндрический толстостенный сосуд. Многослойный корпус реактора и крышка изготовлены из углеродистой стали и футерованы изнутри листовой сталью карбамидного класса. Известно, что эффективность промышленного реактора синтеза карбамида, наряду с термодинамическими и кинетическими факторами, в значительной мере определяется гидродинамическим режимом, поскольку характер движения и фазовая структура потоков реагентов влияют на распределение времени пребывания частиц в реакторе и, следовательно, на степень превращения сырья в конечный продукт.

Наиболее оптимальным является режим идеального вытеснения. Однако наличие в реакторе осевого перемешивания, градиента скоростей и температур, значительно отклоняют режим работы реактора от модели идеального вытеснения. Одним из средств повышения эффективности реакторов синтеза карбамида является перевод их работы в режим идеального вытеснения путем исключения вертикальных циркуляций потоков за счет установки горизонтальных перфорированных тарелок [1].

Кроме того, их располагают по ходу реагентов, либо с постепенным сокращением расстояния между тарелками, либо с уменьшающимся свободным сечением в соответствии с количеством проходящего через них газа. Перегородки выполнены из элементов прямоугольного или трапециевидного профиля с отверстиями для прохода газа и жидкости. Такая их конструкция обеспечивает создание параллельных потоков жидкой и газовой фаз, тем самым уменьшая осевое перемешивание рабочей среды [2].

Данное техническое решение фактически лежит на стыке контактных устройств тарельчатого и насадочного типа. Увеличение производительности реактора, даже с тарелками приводит к снижению степени конверсии и увеличению, тем самым, нагрузки на последующие узлы установок. Такая интенсификация в современных многотоннажных агрегатах карбамида недопустима, так как приводит к росту энергоемкости процессов и повышает себестоимость продукции.

Другим весьма эффективным средством улучшения гидродинамического режима является предварительное связывание исходных реагентов NH3 и СО2 в карбамат аммония в отдельной зоне — в форреакторе. Последний в сочетании с колонной синтеза отличающийся от единичного реактора повышенной интенсивностью процесса. Прототипом форреактора явился кожухотрубчатый теплообменник.

В дальнейшем подобную конструкцию в виде трубчатых вертикальных контактных устройств, стали устанавливать в нижнюю треть реактора. Одной из конструкций такого рода является реактор [3], который содержит вертикальный корпус 45 и штуцера для ввода и вывода реагентов, горизонтальные перфорированные тарелки, вертикальные контактные устройства, состоящие из наружного и внутреннего элементов, закрепленные своими верхними кромками в опорной решетке и снабженные входными отверстиями на опорной решетке рисунок 1.

Внутренний элемент контактного устройства выполнен в виде плоской перегородки, расположенной вдоль наружного элемента, а входные отверстия на боковой стенке наружного элемента контактного устройства выполнены раздельно для жидкости и газа. Рисунок 1 — Реактор [3] Аналогичен по конструкции и работе реактор с U-образными трубами рисунок 2.

Внутри реактора установлена насадка, включающая перфорированные перегородки и трубчатые контактные устройства, закрепленные своими верхними концами в опорной решетке. Контактное устройство состоит из вертикальных трубчатых элементов круглого сечения — опускного и подъемного, которые соединены между собой Uобразным трубчатым элементом.

Оси опускного и подъемного элементов размещены на расстоянии, от двух до шести диаметров трубы. Отношение высоты контактного устройства к диаметру трубы от 40 до Опускной элемент снабжен отверстиями для входа газа и жидкости, а подъемный элемент — отверстием на опорной решетке для выхода газожидкостной смеси. Верхний конец опускного элемента снабжен заглушкой, расположенной внутри этого элемента.

К опорной решетке снизу присоединена короткая обечайка, обеспечивающая создание под решеткой газовой подушки, благодаря которой газовая фаза равномерно распределяется по контактным устройствам и сечению реактора. Её контактные устройства имеют форму линейных блоков, образованных равным количеством опускных и подъемных элементов.

Элементы образованы закрепленными к опорной решетке вертикальной пластиной и плотно соединенными с ней гофрированными отсеками. Гофры размещены вертикально и их вершины расположены симметрично относительно вертикальной пластины, снабженной в нижней части перфорацией, которая сообщает опускной и подъемный элементы.

Опускной и подъемный элементы в каждом линейном блоке размещены с чередованием. Гофры могут иметь синусоидальную, трапециевидную и другую форму. Рисунок 3 — Насадка вертикального прямоточного реактора [5] Внутреннее устройство реактора рисунок 4 обеспечивает по сравнению с предыдущей конструкцией стабильность расхода и развитую поверхность контакта фаз, уменьшение гидравлического сопротивления и повышение эффективности процесса.

С этой целью внутреннее устройство реактора, состоящее из закрепленных концами в опорной решетке контактных устройств, расположено над опорной решеткой, причем подъемный элемент имеет отверстие на опорной решетке для входа жидкости и газа, а опускной элемент выполнен заглушенным снизу с выходными отверстиями для газожидкостной смеси на боковой поверхности нижней части.

Благодаря расположению контактных устройств над опорной решеткой газожидкостная смесь вводится сначала не в опускные, а в подъемные элементы контактных устройств. Вследствие разности плотностей жидкости и газа в подъемных элементах возникает газлифтный эффект, способствующий не только подъему газожидкостной смеси, но и ее интенсивному диспергированию.

Кроме того, при остановках реактора для ремонта обеспечивается свободный слив жидкости с контактных устройств через нижние отверстия подъемных и опускных элементов. Хорошей работе всех описанных насадок [] способствует то обстоятельство, что, во всех газожидкостный поток реагентов при высоте насадки h проходит путь 3 h.

Большой интерес для практики представляет конструкция газожидкостного реактора рисунок 6 с размещенным в корпусе у днища циклонным эжектором-смесителем. Последний включает соосные вихревые камеры и тангенциальные патрубки для подачи жидких и газовых реагентов. Рисунок 6 — Газожидкостный реактор [8] Лабораторная проверка работы этой конструкции, выполненная профессором Ивановым А.

Для её достижения необходимо совершенствование гидродинамического режима. Синтез и применение карбамида. Жестков Дзержинский политехнический институт филиал Нижегородского государственного технического университета им. В пленочных аппаратах один или оба теплоносителя образуют на поверхности теплообмена движущуюся тонкую пленку жидкости.

Это обеспечивает данным аппаратам повышенную эффективность работы и ряд других преимуществ. Весьма перспективно использование пленочных аппаратов в массообменных и теплообменных процессах [1, 2]. Цель настоящей работы — показать преимущества теплообменного аппарата пленочного типа путем его сравнения с обычным кожухотрубчатым теплообменником.

Выполненные сравнения касаются обычно разных объектов. В нашем случае оба варианта работы теплообменного аппарата, и это важно, реализуются на одной поверхности теплообмена. Важнейшей характеристикой работы теплообменного оборудования является коэффициент теплопередачи К. Именно он определяет интенсивность процесса, необходимую поверхность теплообменника, его массу и цену.

Эксперименты по определению К для пленочного и кожухотрубчатого аппарата проводились на экспериментальном стенде, схема которого представлена на рисунке 1. Рисунок 1 — Схема экспериментального стенда: Расход теплоносителей измерялся по ротаметрам. Теплообменник имеет кожухотрубное исполнение, содержит семь труб диаметром 25x2 мм, которые размещены с шагом 32 мм. Длина труб — 1,2 м. Внутренний диаметр кожуха — 98 мм.

Расстояние между сегментными перегородками — 56 мм. Материал труб — сталь 12Х18Н10Т. Рабочих труб — три. Отверстия расположены на 20 мм выше трубной решетки. Поверхность теплообмена — 0,24 м2 по поверхности внутри труб. В ходе работы были определены значения коэффициентов теплопередачи К при теплообмене от нагретой воды к холодной.

Перед выполнением исследования теплообменник был разобран и тщательно очищен от загрязнений на поверхности теплообмена. Таким образом, получены значения К для случая, когда термические сопротивления от загрязнений на стенке равны нулю. Каждый опыт повторялся трижды. В ходе экспериментов нагретую воду из бака подавали в распредкамеру теплообменника начальная температура — 41…44 0С.

Холодную воду из водопровода подавали в межтрубное пространство, начальная температура — 9…12 0С. Для реализации полнопоточного режима слив с труб в бак вели через гидрозатвор.. В таблице приведены полученные значения К в зависимости от расхода теплоносителей.

Коэффициент теплопередачи К определяли из основного уравнения теплопередачи. Коэффициенты теплопередачи К при пленочном режиме всегда выше, чем 51 при полнопоточном. Это убедительно показывает преимущество пленочного теплообмена. Наибольшее различие в интенсивности теплопередачи наблюдается при низких числах Рейнольдса в трубах.

С ростом Re различие это снижается, но и в этом случае пленочный режим заметно превосходит полнопоточный. Кривая для пленочного режима и здесь лежит выше и с ростом расхода горячего теплоносителя, коэффициент теплопередачи растет. Различия в интенсивности теплопередачи при низких числах Рейнольдса менее значительны. На рисунке 6 представлено сопоставление Кпл и Ккт в 30 опытах при пленочном и 30 опытах при полнопоточном режиме.

Кожухотрубный конденсатор WTK CF 210 Тюмень Паяный теплообменник Alfa Laval ACH73 Камышин

Калужская,27 офис 13 Вол. Приходите к нам на AliExpress. Оломоуцкая, 37 вход с торца. Моздокская,9 24, 1, 2, 33. Экономьте больше в приложении. Волжский, Индустриальный проезд 1, 18. Краснополянская,30 17, 16, 32. Химиков,2 Вход с улицы Химиков Мира,19 справка ТЗР: Ким,16 21, 10, 18, 27, 20, 12. Помощь Гид покупателям Споры и. Джека Лондона,1Б 2, 1, 11.

Уплотнения теплообменника Этра ЭТ-190 Сергиев Посад Кожухотрубный конденсатор для судна от ЗАО "ЦЭЭВТ"

CF / Вакуумные и зарядные станции Вентиляторы Виброгасители Иркутск, Хабаровск, Новокузнецк, Тюмень, Оренбург, Кемерово, Рязань, Пенза, Тула, Рудный, Талды-Корган / Конденсаторы кожухотрубные / WTK / РОЯЛ. Технические данные для кожухотрубных конденсаторов приводятся при. Тюменская государственная сельскохозяйственная академия, г. Теплообменник имеет кожухотрубное исполнение, содержит семь труб 10 мм, a = 5 мм, материал сталь, E = ГПа, коэффициент Пуассона = 0,3 Anthocyanins Occurring in Some Red Wines / Bakker J., Timberlake C.F.; teplohen.teplograd26.ru mtsaecov on April 11, at pm. viagra with dapoxetine reviews viagra теплообменники lwt[/url] теплообменник кожухотрубный тнв 1 6-м2-с .. помощь в уфе женщинам[/url] тюмень центр парапсихологии .. рaсчитaть теплообменник типa трубa в трубе[/url] теплообменник wtk sce

Хорошие статьи:
  • Теплообменники u образные
  • Альфа лаваль челябинск официальный сайт jw org
  • Теплообменник на трубу для бани купить
  • Уплотнения теплообменника Kelvion NH250S Юрга
  • Post Navigation

    1 2 Далее →