Введение к работе
Актуальность тема. Нзсадочннэ колонны широко используются для іриведения о контакт фаз в системах, хидаость-газ в процессах ікстиллпцки it химического*. oQisiia. В. частности/они. применяются для іблучеиия обогаЕешшк изотопов й особо листах вепеств.
Для расчета ft оптимизация . характеристик иассообиенноя установки іеобходимо знание . гидроданашчёскшс нг/ разделительных параметров іроцесса таких, езеї пщгодішзначеское сопр0тивлениё я динамическая 'дерзгавайїіая способность насадка;,а,такае высота колонны, эквивалентная .авновесноя ступени - ВЭТС. ,
Исследование процесса ?.асссоб!<8зна целесообразно провести в ^сколько этапов. На первом этапа pesaeu задачу о распределении потоков ядкости я газа по касадкэ,/ находим/ динамическую удеряивавпув іпособность я гндродкнашческоэ сопротивление насадки. Далее, моделируя іроцесс иассоперэнреа в каадом олеікнтв насадки с явтом неравенства в іем потоков фаз *' определяем -.. интегральная эффект разделения - поле :оицентрацип целевого компонента а его перенос вдоль колонны.
Ксследовангеэ гидродинамических si разделительных параметров в осадочных колоннах посвяеєно больпоо количество экспериментальных и еоретаческих работ. Для наиболее - распространенных систем на [збораторных к прошшенных уста.юзкзх/получены, экспериментальные іаннке об оснозннх характеристиках процесса таких, как перепад давления і продельная пропускная. способность. насадки,' величина высоты, (квтеалэнтной теоретической "ступени. Однако, эти данные имеют неполный, .гранкченный характер я справедливы тшъ для узкого диапазона изменения еокзэтряческнх и технологических ПЭОЗМЙГООВ.
В связи с высокой ' стоимостью изотопной продукции больную
экономическую эффективность wosst обеспечить; не только разработка принципиально новых методов разделения*, но и оптимизация v сувествуащ-х технологических процессов и каскадних схем. .рднкм из путей этой оптимизации является формирование более глубокого понкиания влияния гидродинамических процессов на разделительные характеристики установок и детальное теоретическое исследование процесса иэссоперекоса, которые реализуется посредством конвективной диффузии в .система слохной
СТРУКТУРЫ. .'.'.'/ '''_.
Целью работы являлось построение физически обоснованной
теории течения жидкости и газа и процесса массопереносе в
противоточных насадочных колоннах с учетом неравномерного распределения потоков жидкости и газа по сечению колонны., ,:Ч,
Научная новизна: ;-.-. -.":' ;/:.: .',''
впервые создана пространственная модель; течения 7гидкости по насадке с учетом изменения плотности распределения элементов насадки по радиусу колонны; - .;'
создана гидродинамическая модель течения газа по насадке в случае неравенства циркуляционных потоков жидкости и газа в элементах насадки;
создана модель процесса .массоперєноса в пленочной колонне с учетом неравенства потоков хидкости и газа; -'-.''-. f'.r .
- разработана общая теоретическая модель процесса . разделения
изотопов в насадочной колонне при неоднородности потоков фаз по сечению
колонны;
- установлены взаимосвязи характера': течения: зшдкости и газа в
насадочной колонне с основными характеристиками процесса разделения
изотопов. '"--: "'..,..; : -.' - -.
- - « ^-5- '
Практическая ценности
- на основе ізтекггичесхои модели насадочной колонны разработана
штодяка расчета, основных характеристик установок для разделения
изотопов штодоа ректификациа; без ;проведениянатурных экспериментов.
Разработанная ійТодика позволяет рассчитать на ЭВМ оптимальные значения
параметров разделительной колонии для;: каждой; конкретной задачи
разделения; ^^^: - : v '. ' ^Y-'\V'-': ;;о. : '''.''
- для установок, реализованных на; основе ректификации оксида
углерода и оксида азота, получена рекомендации по выбору оптимальных
значений диаметра колонны, размера элемента насадки, величины потоков
жидкости;"-.';-;';. ;:; ':-'*; ', - :--v/..'' -'; :"- ""
- результаты исследования' используются для проектирования и
оптимизации ректификационныхустановок;
Положения/ выносимые на заииту:.''...'
1. Пространственная модель течения жидкости в насадочных колоннах,
позволяющая рассчитать значения потоков жидкости по элементам насадки и
на стенке, колонны для произвольного способа орошения насадочной колонны
жидкостью. ! >'"л\-..V- ,"';: '".' ''-'"-:''" '.
2. Установленные в ; результате расчетов закономерности
распределения потока''жидкости в насадочных колоннах, а именно:
а> согласующуюся с зкспериментом зависимость относительного потока на стенке насадочной колонны от диаметра колонны;
б> квадратичнуз зависимость приведенной высоты формирования установившегося течения от приведенного диаметра колонны.
3.Модель процесса массопереноса в разделительном канале при неравенстве потоков жидкости и газа в процессах ректификации бинарных смесей и результаты расчета зависимости ВЭТС от отновения величин потоков жидкости и газа.
4. Методике; расчета раздежтельнкх ;к гидродинамических характеристик процесса ректификации --.-. противоточных: : иасадочных колоннах, позволяющая корректировать яараютри процесса с ; учетом экспериментальных данных.
Б. Рекомендации по .выбору; параметров модульных установок для производства изотопов углерода и кислорода ьзтодом низкотемпературной ректификации оксида углерода и оксида азота.
Достоверность физических предположений и полученных , результатов
подтверждается удовлетворительным совпадением расчетных и
экспериментальных данных. ч'-
Апробация работы. Результаты работа доложены на научном семинаре при Координационном совете по проблеме "Получение стабильных изотопов и изотопомодифицированных материалов" (Тбилиси, \ 1988), Втором Мевдународном симпозиуме стран-членов СЭВ по стабильным изотопам (Тбилиси, 1989), 12-ой и 13-ой отраслевых конференциях "Проблемы разделения изотопов" (Москва, ИАЭ, I9S9-I9S0), а!.-такав на научных семинарах Института изотопной и молекулярной технологии (Румыния), МИФИ и НИИСИ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы. Обиий объем работы 117 стр., из которых 24 - составляют рисунки, 4 - таблицы, II- список цитируемой литературы (92 наименования)..