ВИХРЕВЫЕ СТУПЕНИ ДЛЯ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ - Анастасия Викторовна Богаткова; Александр Сергеевич Фролов; Денис Андреевич Земцов; Ольга Петровна Жукова; Николай Александрович Войнов (Химия растительного сырья, 2020)
Представлены результаты экспериментальных исследований гидродинамики и массообмена на вихревых ступенях в режиме барботажа, а также данные численного моделирования методом конечных элементов с использованием моделей k-ε турбулентности и пузырькового течения. Это позволило установить наличие циркуляционного движения жидкости на ступени, определить профили скоростей фаз, получить величину начальной скорости движения газовой фазы, при которой наблюдается согласование экспериментальных и расчетных значений скорости жидкости. Расчетным путем показано влияние цилиндрической перегородки, установленной между завихрителем и стенкой ступени на профиль скорости жидкости и ее распределение в рабочем объеме. Предложено использовать полученные результаты численного моделирования при конструировании многоэлементных ступеней для обеспечения на ней требуемой гидродинамики.Исследованы новые вихревые контактные устройства с кольцевыми каналами, обладающие меньшим гидравлическим сопротивлением в сравнении с тангенциальными устройствами и обеспечивающие развитую межфазную поверхность, стабильную, без флуктуаций, работу ступени при высоких расходах газа и жидкости.Представлены данные для определения гидравлического сопротивления вихревой ступени, величины межфазной поверхности, коэффициентов массоотдачи и эффективности в исследуемом диапазоне нагрузок жидкости и газа L/G = 10–150.Разработаны конструкции вихревых контактных ступеней для промышленной бражной колонны. Контактные устройства с кольцевыми каналами позволяют довести диссипацию энергии в газовой фазе в барботажно-кольцевом режиме до 5 Вт/кг, увеличить межфазную поверхность до 2000 м-1 и достигнуть величины поверхностного коэффициента массотдачи порядка (0.5–0.8)×10-3 м/с.