Дослідження гідродинаміки та масопередачі на клапанній тарілці зі сферичними клапанами

Abstract

Дисертація присвячена вивченню гідродинаміки і масопередачі на клапанній тарілці зі сферичними клапанами, призначеної для процесів ректифікації та абсорбції. Вивчено гідродинамічні особливості роботи тарілок, виявлено три режими тарілок, визначені гідродинамічні показники роботи тарілок: гідравлічний опір сухої і зрошуваної тарілки, міжтарільчасте винесення рідини. На підставі запропонованої схеми дії сил на клапан масообмінної тарілки розроблена методика визначення мінімальної і максимальної швидкості в отворах тарілки в режимі саморегулювання. Отримано залежності для визначення коефіцієнтів масовіддачі в газовій і рідкій фазах. Розроблено інженерну методику розрахунку клапанної тарілки зі сферичними клапанами. Запропонована конструкція клапанної тарілки була впроваджена при модернізації ректифікаційної установки стабілізації нафти на Качанівському ВКПН.

Диссертация посвящена изучению гидродинамики и массопередачи на клапанной тарелке со сферическими клапанами, предназначенной для процессов ректификации и абсорбции. Предложена и защищена патентом Украины конструкция клапанной тарелки со сферическими клапанами, позволяющая за счет дробления газовых струй на зубчатых прорезях газовых патрубков калапанов увеличить поверхность контакта взаимодействующих фаз. Детальные исследования гидродинамики и массообмена, проведенные соискателем, позволили выполнить инженерные расчеты конструкции клапанной тарелки со сферическими клапанами, испытать ее работу в производственных условиях и сделать вывод о целесообразности внедрения ее в производство. Изучены гидродинамические особенности работы тарелок, выявлены три режима тарелок, определены гидродинамические показатели работы тарелок: гидравлическое сопротивление сухой и орошаемой тарелки, межтарельчатый унос жидкости. Показано, что за счет направленного выхода газовых струй из-под клапанов снижается скорость выхода газа на поверхность жидкости, что в свою очередь уменьшает унос жидкости на вышележащую тарелку и позволяет сократить расстояние между тарелками. На основании предложенной схемы действия сил на клапан масообменной тарелки разработана методика определения минимальной и максимальной скорости в отверстиях тарелки в режиме саморегулирования. Исследована кинетика массообмена. Получены зависимости для определения коэффициентов масоотдачи в газовой и жидкой фазах, в зависимости от режимных и конструктивных параметров тарелки. Конструкция разработанной клапанной тарелки показала высокую эффективность при проведении лабораторных и промышленных испытаний, по сравнению с широко применяемыми клапанными тарелками. Разработана инженерная методика расчета клапанной тарелки со сферическими клапанами. Предложенная конструкция клапанной тарелки была внедрена при модернизации ректификационной установки стабилизации нефти на Качановском УКПН.

The dissertation is devoted to studying of hydrodynamics and masstransfer on valve tray with the spherical valves, intended for rectification and absorption. Hydrodynamics features of trays work are investigated, three modes of trays are revealed, hydrodynamic parameters of work of trays are determined: hydraulic resistance of a dry and irrigated tray, middle trays ablation of a liquid. On the basis of the offered scheme of forces action on the valve massexchange trays the technique of definition of the minimal and maximal speed in apertures of a plate in a mode of self-regulation is developed. Dependences for definition of factors masstransfer in gas and liquid phases are received. The engineering design procedure of valve trays with spherical valves is developed. The offered design of valve trays was introduced at modernization rectification set of oil stabilization on Kachanovka UCPO.