Математическое моделирование колпачковой тарелки в процессах ректификации

В данной статье описана разработанная конструкция колпачковой тарелки, в которой колпачок выполнен с помощью конической пружины, что позволяет под действием восходящего потока газа и нисходящего потока жидкости приводить в колебательный динамический режим. Это, в свою очередь, позволяет интенсифицировать процесс массопереноса, а значит и повышает производительность. Приведено математическое моделирование расчета упругости и частоты колебаний конической пружины. Показано, как резонансные частоты заставляют колпачок колебаться с высокой амплитудой, что интенсифицирует тепломассообменные процессы между жидкостью и газами (паром), и таким образом увеличивают производительность. Кроме того, раскачивание колпачков на конической пружине под действием выходящих из прорезей колпачков паровой (газовой) фазы также способствует разрушению пограничного слоя и увеличивает скорость тепло- и массопереноса, что дополнительно способствует росту производительности. Приводится пример расчета вышеназванных параметров и моделирования по типовым и комбинированным моделям: ячеечной, однопараметрической диффузионной и с последовательным соединением зон вытеснения и смешения. Разработанная конструкция может найти применение в химической, нефтехимической, газовой, пищевой, фармацевтической, энергетической и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах разделения растворов и газов в процессах ректификации, абсорбции, экстракции и промывки газов.

1. Багатуров С.А. Основы теории и расчета перегонки и ректификации. ИД «Химия». 1974.

2. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А. А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: учеб. пособие для вузов. ИД «Альянс». 2005.

3. Плановский А.Н., Николаев П.И. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. ИД «Химия». 1987.

4. Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры, ИД «Москва». 1963.

5. Сокол Б.А., Чернышов А.К., Баранов Д.А. Насадки массообменных колонн. ИД«Инфохим» 2009.

6. Левеншпиль О. Инженерное оформление химических процессов. ИД «Химия». 1969.

7. Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. ИД «Химия». 1968.

8. Закгейм А.Ю. Введение в моделирование химико-технологичских процессов. ИД «Химия». 1982.

9. Голованчиков А. Б., Карев В.Н., Прохоренко Н.А. Simulation of Rectification Process Taking into Account Longitudinal Diffusion on Equations of Working Lines. Springer Nature Switzerland AG, ser.: Lecture Notes in Mechanical Engineering. 2020;1(1):441-449.

10. Жуков В. П., Беляков А.Н. Моделирование совмещенных гетерогенных процессов на основе дискретных модулей уравнения Больцмана. Theoretical Foundation of Chemical Engineering. 2017;51(1):78-84.

11. Скобло А.И. Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. ИД «Химия». 1982.

12. Б.Г. Новицкий Применение акустических колебаний в химико-технологических процессах. ИД «Химия». 1983.

13. В.И. Анурьевой Справочник конструктора – машиностроителя. Издание 3-е, переработанное и дополненное. ИД «Машиностроение». 1967.

14. Б.М. Яворский, А.А. Детлаф Справочник по физике. ИД «Наука». 1985.