кандидат технических наук;доктор технических наук;
candidate of technical sciences;doctor of technical sciences;
Стремление к эффективным и устойчивым тепломассообменным процессам стимулирует развитие методов их интенсификации. Представлены результаты исследования прямоточного вихревого контактного устройства, используемого в современных колонных массообменных аппаратах. Актуальность статьи обусловлена потребностью отрасли в повышении стабильности работы контактных устройств вихревого типа при существенных колебаниях нагрузок по газовой и жидкой фазам. Основной целью настоящих теоретических и экспериментальных исследований является определение условий работы контактного устройства при продавливании слоя жидкости газовым потоком. Экспериментальные данные подтвердили адекватность предложенной теоретической модели: максимальное относительное отклонение расчетных величин от опытных не превысило 14,2%, а среднее отклонение составило не более 8,6%. Установлено, что минимальная скорость газа, необходимая для успешного продавливания слоя жидкости, закономерно возрастает с увеличением высоты этого слоя. Выявлено, что максимально допустимая высота столба жидкости, обеспечивающая устойчивый пробой газа, достигается при использовании внутреннего цилиндрического патрубка меньшего условного диаметра. Также показано, что увеличение диаметра и количества отверстий в полотне тарелки приводит к снижению скорости газового потока во внутреннем патрубке, что наиболее критично для устройств малого диаметра. При массовом расходе газа 0,04 кг/с и диаметре внутреннего патрубка 40 мм скорость газа в отверстиях тарелки составляет 26,45 м/с, а с увеличением указанного диаметра до 50 мм скорость снижается до 16,93 м/с. Полученные результаты позволяют исключить провал жидкости через отверстия тарелки и обеспечить эффективную работу аппарата с разработанными контактными устройствами, повышая общую надежность и экономичность процессов.
The desire for efficient and sustainable heat and mass transfer processes stimulates the development of methods for their intensification. The results of a study of a direct-flow vortex contact device used in modern column mass transfer devices are presented. The relevance of the article is due to the industry's need to improve the stability of vortex-type contact devices with significant fluctuations in gas and liquid phase loads. The main purpose of these theoretical and experimental studies is to determine the operating conditions of the contact device when a liquid layer is forced through by a gas stream. Experimental data confirmed the adequacy of the proposed theoretical model: the maximum relative deviation of the calculated values from the experimental values did not exceed 14.2%, and the average deviation was no more than 8.6%. It has been found that the minimum gas velocity required for successful penetration of a liquid layer increases naturally with increasing height of this layer. It is revealed that the maximum allowable height of the liquid column, which ensures stable gas breakdown, is achieved using an internal cylindrical pipe with a smaller nominal diameter. It is also shown that an increase in the diameter and number of holes in the plate web leads to a decrease in the gas flow rate in the inner pipe, which is most critical for small-diameter devices. With a mass flow rate of 0.04 kg/s and an inner pipe diameter of 40 mm, the gas velocity in the plate openings is 26.45 m/s, and with an increase in the specified diameter to 50 mm, the velocity decreases to 16.93 m/s. The results obtained make it possible to eliminate liquid leakage through the plate openings and ensure efficient operation of the device with the developed contact devices, increasing the overall reliability and efficiency of processes.