ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ТЕПЛООБМЕНА В ДИАБАТИЧЕСКИХ РЕКТИФИКАЦИОННЫХ КОЛОННАХ

УДК 66.015.23

  • Николай Александрович Войнов Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнёва Email: n.a.voynov@mail.ru
  • Денис Андреевич Земцов Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнёва Email: zemcovda@sibsau.ru
  • Анастасия Викторовна Богаткова Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнёва Email: Sonchic-Sveta@yandex.ru
  • Нина Владимировна Дерягина Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнёва Email: gavgolenko@mail.ru
Ключевые слова: ректификация, теплообмен, диабатическая колонна, интенсификация, искусственная шероховатость, пленка жидкости, восходящий и нисходящий прямоток, кипение, нагревание

Аннотация

Исследовался теплообмен в диабатической колонне при ректификации смеси этанол-вода, в которой осуществлялась частичная конденсация восходящих паров на поверхности теплообменных труб, установленных вертикально по высоте установки, а также испарение промежуточного конденсата на поверхности горизонтальных пластин.

На основании проведенного обзора диабатических колонн показано, что они позволяют снизить затраты на ведение процесса ректификации.

Рассмотрены теплообменные устройства, размещенные на тарелках ректификационных установок, и предложены пути по интенсификации теплообмена в них.

Установлено, что наиболее эффективный теплосъем в теплообменниках диабатических колонн достигается при использовании пленочного течения теплоносителя на теплопередающей поверхности.

Исследована теплоотдача в диабатической колонне при гравитационном стекании пленки по поверхности теплообменных труб, а также при организации восходящего и нисходящего прямоточного пленочного течения, как в случае нагревания, так и кипения теплоносителя.

Для интенсификации теплоотдачи в пленке теплоносителя на поверхности труб устанавливалась винтовая искусственная шероховатость, выполненная в виде проволочной спирали, плотно установленной на теплопередающей поверхности. Определены геометрические параметры винтовой шероховатости, такие как расстояние между витками спирали и высота проволоки, оказывающие наибольшее влияние на интенсивность теплообмена.

Представлены зависимости для определения величины коэффициента теплоотдачи и дана оценка величины удельного теплового потока в диабатической колонне.

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Metrics

Загрузка метрик ...

Биографии авторов

Николай Александрович Войнов, Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнёва

доктор технических наук, профессор

Денис Андреевич Земцов, Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнёва

кандидат технических наук

Анастасия Викторовна Богаткова, Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнёва

аспирант

Нина Владимировна Дерягина, Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнёва

старший преподаватель

Литература

Agrawal R., Babi D.K., Blagov S., Caballero J.A., Gani R., Gmehling J., Grossmann I.E., Harwardt A., Jobson M., Kenig E.Y., Kleiber M., Kockmann N., Kooijman H.A., Marquardt W., Shah V.H., Skiborowski M., Sorensen E., Taylor R. List of Contributors. Academic Press, Boston, 2014, pp. xi–xii. DOI: 10.1016/B978-0-12-386547-2.01002-4.

Kiss A.A., Flores Landaeta S.J., Infante Ferreira C.A. Energy, 2012, vol. 47, pр. 531–542. DOI: 10.1016/j.energy.2012.09.038.

Ognisty T.P. Chemical Engineering Progress (United States), 1995, vol. 91, p. 2.

Kiss A.A. Advanced Distillation Technologies, 2013, pр. 37–65. DOI: 10.1002/9781118543702.ch2.

Le Goff P., Cachot Т., Rivero R. Chemical Engineering and Technology, 1996, vol. 19, pр. 478–485. DOI: 10.1002/ceat.270190603.

Sauar Е., Rivero R., Kjelstrup S., Lien K.M. Energy Conversion and Management, 1997, vol. 38, pр. 1777–1783. DOI: 10.1016/s0196-8904(96)00201-4.

Rivero R., Garcia M., Urquiza J. Energy, 2004, vol. 29, pр. 467–489. DOI: 10.1016/j.energy.2003.10.007.

Røsjorde А., Kjelstrup S. Chemical Engineering Science, 2005, vol. 60, pр. 1199–1210. DOI: 10.1016/j.ces.2004.09.059.

Schaller М., Hoffmann K.H., Siragusa G., Salamon P., Andresen B. Computers and Chemical Engineering, 2001, vol. 25, pр. 1537–1548. DOI: 10.1016/S0098-1354(01)00717-7.

Olujic Z., Fakhri F., De Rijke A., De Graauw J., Jansens P.J. Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 2003, vol. 78, pр. 241–248. DOI: 10.1002/jctb.761.

Kiss A.A. Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 2014, vol. 89, pр. 479–498.

Olujić Ž., Jödecke M., Shilkin A., Schuch G., Kaibel B. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 2009, vol. 48, pр. 1089–1104.

Agrawal R., Fidkowski Z.T. Industrial and Engineering Chemistry Research, 1996, vol. 35, pр. 2801–2807.

Jimenez E.S., Salamom P., Rivero R., Rendon C., Hoffmann K.H., Schaller M., Andreeen B. Industrial and Engineering Chemistry Research, 2014, vol. 43, pр. 7566–7571.

Calzon-McConville C.J., Rosales-Zamora M.B., Hernández S., Segovia-Hernández J.G., Rico-Ramírez V. Industrial and Engineering Chemistry Research, 2006, vol. 45, pр. 724–732.

Fonyo Z. Int. Chem. Eng., 1974, vol. 14, pр. 18–27.

Rivero R. Energy, 2001, vol. 26, pр. 561–593.

De Koeijer G., Røsjorde A., Kjelstrup S. Energy, 2004, vol. 29, pр. 2425–2440.

De Koeijer G.M., Kjelstrup S., Salamon P., Siragusa G., Schaller M., Hoffmann K.H. Industrial and Engineering Chemistry Research, 2002, vol. 41, pр. 5826–5834.

Voinov N.A., Zemtsov D.A., Pan’kov V.A. Chemical and Petroleum Engineering, 2016, vol. 52, pр. 515–524.

Voinov N.A., Zemtsov D.A., Zhukova O.P. Theoretical Foundations of Chemical Engineering, 2017, vol. 51, pр. 191–199.

Kirschbaum E., Tröster E. Chemie Ingenieur Technik., 1960, vol. 32, pр. 395–400.

Blaß E. Chemie Ingenieur Technik., 1973, vol. 45, pр. 865–872.

Ito A., Asano K. Chemical Engineering Science, 1982, vol. 37, pр. 1007–1014.

Cave S.D., Mazzarotta B., Sebastiani E. The Canadian Journal of Chemical Engineering, 1987, vol. 65 (4), pр. 559–564. DOI: 10.1002/cjce.5450650405

Kh'yuitt Dzh., Kholl-Teylor N. Kol'tsevyye dvukhfaznyye techeniya. [Ring two-phase flows]. Moscow, 1974, 408 p. (in Russ.).

Voinov N.A., Zhukova O.P., Nikolaev A.N. Theoretical Foundations of Chemical Engineering, 2012, vol. 46, pр. 359–367. DOI: 10.1134/S0040579512030104.

Voynov N.A., Frolov A.S., Zhukova O.P. Teoreticheskiye osnovy khimicheskoy tekhnologii, 2019, vol. 53, no. 2, pp. 160–167. DOI: 10.1134/S0040357119010172. (in Russ.).

Voynov N.A., Zhukova O.P., Kozhukhova N.Yu., Bogatkova A.V., Deryagina N.V. Khvoynyye boreal'noy zony, 2018, vol. 36, no. 1, pp. 28–31. (in Russ.).

Опубликован
2020-12-21
Как цитировать
1. Войнов Н. А., Земцов Д. А., Богаткова А. В., Дерягина Н. В. ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ТЕПЛООБМЕНА В ДИАБАТИЧЕСКИХ РЕКТИФИКАЦИОННЫХ КОЛОННАХ // Химия растительного сырья, 2020. № 4. С. 511-518. URL: http://journal.asu.ru/cw/article/view/8580.
Выпуск
Раздел
Технологии

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)