с 01.01.2020 по настоящее время
Россия
с 01.01.2017 по настоящее время
Россия
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.
ВИХРЕВОЕ КОНТАКТНОЕ УСТРОЙСТВО, ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ, ПЛЕНКА ЖИДКОСТИ, ДВУХФАЗНЫЙ ПОТОК, КОЭФФИЦИЕНТ СОПРОТИВЛЕНИЯ, КОЭФФИЦИЕНТ КРУТКИ
1. А.С. Пушнов, М.Г.Г. Багомедов, М.Г. Беренгартен, Химическая промышленность, 95, 3, 124–133 (2018).
2. Ž. Olujić, M. Jödecke, A. Shilkin, G. Schuch, B. Kaibel, Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 48, 6, 1089–1104 (2009). DOI:https://doi.org/10.1016/j.cep.2009.03.004.
3. Г.Б. Дмитриева, М.Г. Беренгартен, А.М. Каган, А.С. Пушнов, А.Г. Климов, Химическое и нефтегазовое машиностроение, 1, 9–10 (2007).
4. В.М. Олевский, В.Р. Ручинский, А.М. Кашников, В.И. Чернышев, Пленочная тепло-и массообменная аппаратура. М.: Химия, 1988. 239 с.
5. Ю.М. Тананайко, Е.Г. Воронцов, Методы расчета и исследования пленочных процессов, Киев: Технiка, 1975, 311 с.
6. Y. Meng, X. Ma, S. Hu, W. Zhang, M. Sun, International Journal of Thermal Sciences, 220, Part B, 110398 (2026). DOI:https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2025.110398.
7. F. Zhou, T. Lu, G. Ding, G. Yang, Experimental Thermal and Fluid Science, 118, 110154 (2020). DOI:https://doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2020.110154.
8. H. Hou, Q. Bi, H. Ma, G. Wu, Desalination, 285, 393–398 (2012). DOI:https://doi.org/10.1016/j.desal.2011.10.020.
9. M. Waack, H. Glade, S. Nied, Desalination and Water Treatment, 211, 1–14 (2021). DOI:https://doi.org/10.5004/dwt.2021.26453.
10. А.В. Дмитриев, И.Н. Мадышев, О.С. Дмитриева, Экология и промышленность России, 22, 6, 10–14 (2018). DOI:https://doi.org/10.18412/1816-0395-2018-6-10-14.
11. А.Б. Голованчиков, Н.А. Меренцов, М.В. Топилин, А.В. Персидский, Вестник технологического университета, 21, 9, 50–53 (2018).
12. Р.Ш. Абиев, А.А. Артамонов, Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета), 74, 50–60 (2025). DOI:https://doi.org/10.36807/1998-9849-2025-74-100-50-60.
13. Н.И. Савельев, Н.А. Николаев, Теоретические основы химической технологии, 21, 4, 500–506 (1987).
14. А.В. Богаткова, А.С. Фролов, Д.А. Земцов, О.П. Жукова, Н.А. Войнов, Химия растительного сырья, 1, 347–354 (2020). DOI:https://doi.org/10.14258/jcprm.2020015478.
15. Х. Бахронов, А. Ахматов, Д. Жураев, Химия и химическая технология, 70, 4, 47–50 (2020). DOI:https://doi.org/10.51348/RGIR9524.
16. A.O. Kuzmin, Reviews in Chemical Engineering, 37, 1, 31–68 (2021). DOI:https://doi.org/10.1515/revce-2019-0019.
17. В.В. Харьков, О.С. Дмитриева, И.Н. Мадышев Пат. 2797870 Российская Федерация. Контактное устройство вихревого типа; опубл. 09.06.2023. Бюл. № 16.
18. А.А. Овчинников, Динамика двухфазных закрученных турбулентных течений в вихревых сепараторах. Казань: Новое знание, 2005. 288 с.
19. А.Г. Лаптев, Модели пограничного слоя и расчет тепломассообменных процессов. Казань: КГЭУ, 2007. 500 с.
20. Н.И. Савельев, Н.А. Николаев, Теоретические основы химической технологии, 23, 4, 435–444 (1989).
21. Е.В. Сугак, Н.А. Войнов, Н.А. Николаев, Очистка газовых выбросов в аппаратах с интенсивными гидродинамическими режимами. Казань: Школа, 1999. 224 с.
22. А.Н. Николаев, А.В. Дмитриев, Д.Н. Латыпов, Очистка газовых выбросов ТЭС, работающих на твердом и жидком топливе. Казань: Новое знание, 2004. 136 с.
23. И.Е. Идельчик, Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Машиностроение, 1992 с. 672 с.
24. О.С. Попкова, О.С. Дмитриева, Вестник технологического университета, 19, 13, 135–136 (2016).
