Введение к работе
Актуальность темы. Главной задачей экономики страны является обеспечение всемерного роста эффективности производства. На этой основе необходимо обеспечить ускоренные темпы поступательного развития народного хозяйства, улучшить охрану окружающей среды, добиться более рационального использования всех видов ресурсов, повысить качество продукции. Решить поставленные задачи можно толь- -ко путем поворота к интенсификации производства и научно-технического прогресса.
Основным направлением повышения эффективности работы массообменных аппаратов, используемых в пищевой промышленности, является совершенствование.массообменных контактных устройств, конструкция которых оказывает значительное влияние на производительность браго-ректификационных установок, эффективность проведения массообменных процессов в колонных аппаратах, качество полупродуктов и продуктов производства.
Целью работы являлось:
усовершенствование работы чешуйчатых массообменных контактных устройств различных диаметров, для чего необходимо:
определить влияние конфигурации чешуи и высоты сливной планки на структуру двухфазного слоя, удельный запас жидкости на тарелке, время ее пребывания, среднюю скорость, степень продольного перемешивания;
разработать математическую модель структуры потока на модернизированной тарелке;
выдать рекомендации по определению оптимальных размеров чешуи и высот сливной планки;
уточнить минимальное допустимое межтарелочное расстояние;
провести проверку результатов исследований в условиях спиртового производства.
Научная новизна:
разработана математическая модель структуры потока на модернизированной чешуйчатой тарелке на базе однопараметрической диффузионной модели и определены коэффициенты продольного перемешивания;
рассмотрена идеализированная модель взаимодействия фаз и получено дифференциальное уравнение для расчета скорости жидкости на тарелке;
разработана и применена на практике методика гидродинамических исследований массообменных контактных устройств с применением
микро-SBM для сбора и обработки информации;
экспериментально определен характер зависимости среднего времени пребывания жидкости в зоне ее контакта с газом (паром) на модернизированной чешуйчатой тарелке, удельного запаса жидкости на тарелке 6 . дисперсии среднего времени пребывания, скорости жидкости от газожидкостной нагрузки, рабочей длины, угла среза чешуи и высоты сливной планки. Зависимость 6 от вышеназванных величин аппроксимирована уравнением;
впервые в условиях производства экспериментально определено влияние высоты сливной планки на эффективность работы чешуйчатой тарелки и показана целесообразность установки сливной планки определенной высоты. Зависимость к.п.д. тарелки от скорости пара в колонне аппроксимирована уравнением.
Практическая ценность:
на основании теоретических и экспериментальных исследований разработаны на уровне изобретения два массообменных контактных устройства с прямоточным движением фаз в зоне контакта;
экспериментально подтверждено, что на чешуйчатых тарелках
с чешуями, имеющими оптимальный угол среза, продольное перемешивание в 1,2 - 1,6 раза меньше, чем на обычной чешуйчатой тарелке;
показана целесообразность установки сливных планок оптимальной высоты, что позволит в 1,2 - 1,4 раза снизить продольное перемешивание на чешуйчатой тарелке. Определено влияние высоты сливных планок на гидравлическое сопротивление чешуйчатых тарелок;
использование эмпирических формул для расчета углов среза чешуи и высоты сливных планок при проектировании массообменных аппаратов с чешуйчатыми тарелками позволит разработать колонные аппараты, работающие наиболее эффективно при заданных газожидкостных нагрузках и диаметрах колонны;
уменьшение кежтарелочного расстояния в колоннах, оснащенных чешуйчатыми тарелками, позволит существенно уменьшить высоту колонн, а, соответственно, и их металлоемкость;
предложенные массообменные контактные устройства, прошедшие промышленные испытания, могут быть эффективно применены в бражных колоннах брагоректификационных установок.
Достоверность работы. Достоверность результатов исследований. достигалась применением методики с использованием современных измерительных приборов. Непосредственно в газожидкостном потоке устанавливались электрические датчики, сигнал с которых записывал-
ся в память ЭВМ через цифровой измерительный прибор. Испытания проводились с пятикратным повторением опытов. Произведена вероятностно-статистическая обработка данных и результаты лабораторных исследований подтверждены производственными испытаниями на спиртовых средах.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на 50 - 52 научных конференциях Киевского технологического института пищевой промышленности в 84 - 87 годах, на Всесоюзных конференциях / М., 1984; Харьков, 1985; М., 1987/, на УІІ республиканской конференции / Киев, 1989 /.
Публикации. По теме диссертации автором опубликовано II печатных работ, в том числе получено 2 авторских свидетельства.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы, включающего 172 источника, приложений. Основная часть работы изложена на ihb страницах машинописного текста, иллюстрированного 2 таблицами и 44 рисунками. Приложение включает расчет предполагаемой экономической эффективности от внедрения бражной колонны, оснащенной модернизированными чешуйчатыми тарелками, результаты лабораторных испытаний, программы обработки информации, программу и методику производственных испытаний чешуйчатых тарелок на Лужанском экспериментальном заводе, акт производственных испытаний, авторские свидетельства.