Введение к работе
Актуальность проблемы Развитие технического прогресса 8 химической технологии требует создания все болоэ высокоэффек* тивных, мяссообмендах.аппаратов-большой единичной мощности.
Для расчета ефЗлктнвности используется математическое описание процессов массопереноса в виде различных моделей (диффузионная, ячеечная, идеального смешения, вытеснения и комбинированная), которые обычно включают параметры, определяемые экспериментально на установках разных размеров "и зависящие от Конструкции, технологических характеристик и масштаба аппарата.' .,
Параметры комбинироввдшнх моделей структуры потоки (коэффициент продольного перемешивания, доли ретпсла и байпасе) для промышленных контактных устройств (КУ), достаточно полно- описывающих перенос массы в жидкой и газовой .(паровой) фазе, определяются при физическом моделировании макетов КУ различного мает*-таба или при гидродинамическом моделировании тарелки натурального размера, которая иногда достигает в диаметре нескольких метров. Это обстоятельство сопряжено с большими,, материальными затратами, сроками и сложностью проведения экспериментов.' Поэтому задача определения параметров комбинированных моделей структуры потока, исключающая проведение сложных, и дорогостоящих экспериментальных исследований на установках различного масштаба, актуальна с точки зрения сокращения сроков разрвбот у ки, проектирования и выбора оптимальных вариантов масообменных колонш'Х аппаратов.
Работа выполнена в соответствии с координационным планом Российской АН по проблеме "Теоретические основы химической технологии" 2.27.2.7.25 "Разработка методов оптимального проектирования промышленных аппаратов на основе сопряженного фязнчес-сого и математического моделирования". . _
Цель работы. .
-
Разработать метод определения парам**;троз комСинировэн-шх моделей структуры потока жидкости на КУ массробменных агата-)атов в зависимости от конструктивных, технологических характ«-іистик и масштаба КУ. ,<
-
На осново разработанного метода построить алгоритм рас-іета аИективности КУ.
-
Для процессов мвесопореноса на оитчатнх таролках раз-
личного масштаба провести апробацию метода и алгоритмов расчета эффективности.
Научная новизна. Определение параметров комбинированнш моделей структуры потока жидкости осуществляется на основе вариационной формулировки законов сохранения импульса и массы е жидкой фазе барботашого слоя на КУ. В качестве минимизируемого функционала используется локальный потенциал Пригожина-Гленс-дорфа. Вместо многократных экспериментальных, исследований КЗ/ различного масштаба предлагается проводить физическое моделирование только лабораторного макета с целью выявления характерных воя и их математического описания - базисных функций вариационной 'Задачи. На основе предложенного метода расчета параметров комбинированных моделей структуры потока возможна -разработкЕ экономичного алгоритма определения эффективности КУ.
Практическая ценность. Разработанный метод определения параметров модели структуры потока жидкости на основе вариационной формулировки законов сохранения позволяют проектировать или выбирать пути реконструкции промышленных тарелок, производить отработку оптимальной конструкции КУ в автоматизированном режиме, снизить сроки выполнения работ и материальные затраты.
Результаты работы использованы при построении математических моделей и оценке эффективности КУ в процессе их реконструкции на ректификационной установке разделения смеси метанол-вода в ПО "Тасма" { г. Казань ) и ВНИИНЕФТЕМАШ (г. Москва ) при-проектировании промышленных колонных аппаратов.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на VII Всесоюзной конференции "Математические методы в химии" (г.Казань, май 1991г.); на отчетной научно-технической конференции КХТЙ ( 1993 г. ).
Публикации. По теме диссертации опубликовано Б печатных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложений; содержит 158 машинописных страниц, в том чиоле 119 страниц текста, 12 таблиц, 27 рисунков, 119 наименований источников литературы российских и зарубежных авторов. . СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ