Статьи автора

Математическая модель и экспериментальные данные охлаждения воды в противоточных пленочных градирнях

Номер выпуска 4 от 01.07.2023

Рассмотрены методы исследования, математического моделирования и расчета тепломассообменных характеристик пленочных блоков оросителей (насадок) в градирнях. Основными методами являются – экспериментальные, численные и приближенные. Отмечено, что для практических целей расчета градирен наибольшее применение находят экспериментальные и приближенные методы. Одним из приближенных методов заключается в применении моделей структуры потоков – диффузионной или ячеечной моделей. Рассмотрено применение ячеечной модели для газовой и жидкой фаз в виде аналитического решения с тепловым числом единиц переноса. В результате вычисляется тепловая эффективность по газовой фазе (нагрева воздуха) и с использованием уравнения теплового баланса определяется эффективность охлаждения воды. Представлены выражения для расчета основных параметров модели – числа ячеек по газовой и жидкой фазам. Даны экспериментальные данные по гидравлическому сопротивлению, объемному коэффициенту массоотдачи и тепловой эффективности в газовой и жидкой фазах, полученные на макете градирни с пакетом труб (блоком оросителей) с дискретно – регулярной шероховатой поверхностью. Показано согласование результатов расчетов по ячеечной модели с экспериментом. Даны результаты расчета мини градирни с регулярными насадками, применяемые в ректификационных и абсорбционных колоннах.

97 0

Методы математического моделирования десорбции трудно растворимых газов в насадочных аппаратах

Номер выпуска 1 от 01.01.2024

Для решения задач удаления трудно растворимых коррозионно-активных газов из воды в химических цехах тепловых станций и промышленных предприятий в статье рассмотрены математические модели и методы расчета эффективности тепло- и массообмена в насадочных десорберах. Представлена система двухмерных дифференциальных уравнений массообмена с частными производными и межфазным источником массопередачи. Дано выражение для межфазного источника и коэффициента турбулентной диффузии в газовой фазе, а также граничные условия к системе уравнений с учетом турбулентного перемешивания газовой фазы на входе в слой насадки. Отмечено, что представленная система уравнений массообмена решается численно и дает возможность вычислять профили концентраций компонента в газовой и жидкой фазах от входа к выходу аппарата и определять эффективность извлечения растворенных газов из воды. Для сокращения трудоемкости и времени численного решения представленной задачи показано применение системы дифференциальных уравнений диффузионных моделей гидродинамической структуры потоков газа и жидкости. Основными параметрами моделей являются числа Пекле (критерий Боденштейна), учитывающие обратное перемешивание газа и жидкости, а также общее и частные числа единиц переноса. Для упрощенных инженерных расчетов рассмотрен модифицированный метод единиц переноса с записью выражения для высоты насадки с дополнительными слагаемыми, учитывающими отклонения от модели идеального вытеснения фаз, т. е. с учетом обратного перемешивания потоков, что увеличивает требуемую высоту насадки при заданном режиме массопередачи. Получены выражения для массообменной и тепловой эффективностей процессов. Представлены примеры расчетов насадочного декарбонизатора с кольцами Рашига, а также с современными хаотичными насадками. В итоге получено универсальное выражение для расчета высоты насадки при заданной гидравлической нагрузки и требований к очистке жидкостей.

76 0