кандидат технических наук;доктор технических наук;
candidate of technical sciences;doctor of technical sciences;
Эффективность работы тепломассообменного и смесительного оборудования в значительной степени определяется технологическими характеристиками и геометрическими характеристиками контактных устройств. Важным направлением ускорения процессов тепло- и массообмена является создание внутри оборудования областей усиленного смешения сред, реализующегося за счет введения интенсивных закрученных течений. Разработано контактное устройство вихревого типа для тепломассообменных аппаратов, работающих в системе газ-жидкость, взаимодействие фаз в которых осуществляется в закрученном потоке. Целью исследования является определение гидродинамических характеристик разработанного контактного устройства вихревого типа от режимных условий при одновременном изменении коэффициента сопротивления отверстий и параметров крутки потока. В работе представлены результаты исследования гидродинамических характеристик контактного устройства вихревого типа для интенсификации тепломассообменных процессов. Экспериментальные исследования проведены на лабораторной установке на системе воздух-вода. В ходе работы был проанализирован эффект изменения коэффициента аэродинамического сопротивления отверстий ξ0, относительного расхода фаз Lm/Gm и уровня крутки газа на параметры движения жидкости - ее скорость внутри сопел и параметр толщины образующейся пленки. Полученные данные свидетельствуют о том, что ключевыми факторами, определяющими гидродинамику в отверстиях разделителя, выступают степень закрутки газовой струи, начальная скорость газа и сопротивляемость отверстий. Выявлена прямая корреляция между скоростью подачи жидкости и коэффициентом сопротивления: рост ξ0 приводит к возрастанию энергопотерь в диапазоне 85-95 %. Определен диапазон устойчивой работы контактного устройства вихревого типа, при котором толщина пленки составляет 0,46-0,6 мм. При соотношении Lm/Gm > 3 рост уноса капель значительный, что делает режим работы нецелесообразным. Кроме того, установлено, что интенсификация крутки потока всегда повышает скорость движения жидкости в сепараторных отверстиях, независимо от уровня удельной нагрузки по фазам (Lm/Gm). Полученные результаты позволяют совершенствовать конструкции тепломасообменного оборудования.
The efficiency of heat and mass transfer and mixing equipment is largely determined by the technological and geometric characteristics of contact devices. An important direction for accelerating heat and mass transfer processes is the creation of zones of enhanced mixing within the equipment, achieved through the introduction of intensive swirling flows. A vortex-type contact device has been developed for heat and mass transfer apparatus operating in a gas-liquid system, where phase interaction occurs in a swirling flow. The aim of the study is to determine the hydrodynamic characteristics of the developed vortex-type contact device under various operating conditions, with simultaneous changes in the resistance coefficient of the orifices and the swirl parameters of the flow. The paper presents the results of a study of the hydrodynamic characteristics of the vortex-type contact device for intensifying heat and mass transfer processes. Experimental studies were conducted on a laboratory setup using an air-water system. During the study, the effect of changes in the aerodynamic resistance coefficient of the orifices (ξ₀), the relative phase flow rate (Lm/Gm), and the gas swirl level on the liquid movement parameters - its velocity inside the nozzles and the thickness of the resulting film -was analyzed. The obtained data indicate that the key factors determining the hydrodynamics in the separator orifices are the degree of gas jet swirl, the initial gas velocity, and the resistance of the orifices. A direct correlation was found between the liquid feed rate and the resistance coefficient: an increase in ξ₀ leads to an increase in energy losses in the range of 85-95%. The range of stable operation of the vortex-type contact device was determined, with the film thickness ranging from 0.46 to 0.6 mm. At a ratio of Lm/Gm > 3, the increase in droplet carryover is significant, making the operating mode impractical. Additionally, it was established that intensification of flow swirl always increases the liquid velocity in the separator orifices, regardless of the specific phase load level (Lm/Gm). The obtained results enable the improvement of heat and mass transfer equipment designs.