УЛОВЛЕННЯ ВУГЛЕКИСЛОГО ГАЗУ У ВІДЦЕНТРОВОМУ АПАРАТІ З СІТЧАСТОЮ НАСАДКОЮ
DOI:
https://doi.org/10.31649/1997-9266-2025-178-1-43-50Ключові слова:
масообмін, відцентровий апарат, біогаз, очищення, сітчаста насадкаАнотація
Виконано розрахунок ефективності масообміну у відцентровому апараті з сітчастою насадкою, який враховує складну взаємодію конструктивних, гідродинамічних та фізико-хімічних параметрів процесу. У цьому дослідженні розроблена методика базується на використанні емпіричних рівнянь, які описують механізми масопереносу між газовою та рідинною фазами в умовах інтенсивного турбулентного потоку. Особливістю розрахунків є застосування критеріїв подібності, таких як Рейнольдса, Вебера та Галілея, що дозволяє врахувати комплексний вплив параметрів, пов’язаних з конструкцією апарата, властивостями робочих середовищ та гідродинамічними умовами.
В основі моделювання є рівняння для визначення коефіцієнта масообміну, яке враховує вплив таких конструктивних параметрів апарата, як радіус насадки, висота шару сітчастого матеріалу, розмір осередків сітки. Також враховано гідродинамічні характеристики, зокрема швидкість потоку газу та рідини, густину та в’язкість обох фаз, а також значення поверхневого натягу рідини. Ці параметри є критичними для досягнення високого ступеня контакту фаз і підвищення ефективності масопереносу.
Визначено коефіцієнт масообміну залежно від витрати газу та рідини, їхніх теплофізичних властивостей, а також від геометричних характеристик конструкції апарата. Припущено, що кінцева концентрація вуглекислого газу на виході з апарата дорівнює нулю, а це дозволяє моделювати ідеальні умови для оцінки максимальної ефективності процесу.
Результати дослідження дозволили не лише прогнозувати ефективність процесів масообміну для різних умов експлуатації, але й оптимізувати конструкцію апарата. Завдяки цьому вдалося визначити параметри, які забезпечують найефективніше розділення газової та рідинної фаз. Зокрема оцінено вплив зміни висоти сітчастої насадки, діаметра апарата, витрати рідини та газу на показники ефективності.
Таким чином, проведені розрахунки дозволяють оцінити взаємозв’язок між геометричними параметрами насадки, швидкістю потоку та ефективністю масообміну. Це має практичне значення для промислового впровадження відцентрових апаратів із сітчастими насадками у різних галузях. Особливо це стосується таких напрямків, як очищення газів від шкідливих компонентів, хімічна та нафтохімічна промисловість, де необхідний інтенсивний і стабільний масообмін у стиснутих умовах роботи.
Посилання
Г. Гелетуха, П. Кучерук, Ю. Матвеев, і Т. Ходаковская, «Перспективи виробництва біогазу в Україні,» Відновлювальна енергетика, № 3, с.73-77, 2011.
В. Мойсеенко, «Вплив складу біогазу на показник горіння,» Енергоефективність в будівництві та архітектурі, вип. 8, с. 231-235, 2016.
В. Баадер, Е. Доне, і М. Бреннедерфер, Біогаз: теорія і практика. Москва: Колос, 1982, 148 с.
K. J.A. de Waal, and W .J. Beek, “A comparison between chemical absorption with rapid first-order reactions and physical absorption in one packed column,” Chemical Engineering Science, vol. 22, iss. 4, pp. 585-594, April, 1967.
I. Gladich, A. Abotaleb, and A. Sinopoli, “Tuning CO2 Capture at the Gas/Amine Solution Interface by Changing the Solvent Polarity,” The Journal of Physical Chemistry B, vol. 124/45, pp. 10245-10256, November, 2020.
Wei Zhang, Peng Xie, Yuxing Li, Lin Teng, and Jianlu Zhu, “Hydrodynamic characteristics and mass transfer performance of rotating packed bed for CO2 removal by chemical absorption,” Journal of Natural Gas Science and Engineering, vol. 79, pp. 110-123, July, 2020.
K. P. Dhaneesh, and P. Ranganathan, “A comprehensive review on the hydrodynamics, mass transfer and chemical absorption of CO2 and modelling aspects of rotating packed bed,” Separation and Purification Technology, vol. 295, pp. 392-408, April, 2022.
M. Jasim, D. Eimer, and G. Rochelle, “Carbon Dioxide Absorption and Desorption in Aqueous Monoethanolamine Solution in a Rotating Packed Bed,” Industrial and Engineering Chemistry Research, vol. 46, iss. 9, pp. 2823-2833, April 2007.
A. Solomakha, P. Barabash, and V. Rifert, “Experimental investigation of mass transfer characteristics in centrifugal humidifier,” Thermal Science and Engineering Progress, vol. 53, pp. 221-234, August, 2024, 102769.
Youzhi Liu, Fagfang Zhang, Deyin Gu, Guisheng Qi, Weizhou Jiao, and Xiaoyan Chen, “Gass-Phase Mass Transfer Characteristics in a Counter Airflow Shear Rotating Packed Bed,” The Canadian Journal of Chemical Engineering, vol. 94, iss. 4, pp. 771-778, January, 2016.
##submission.downloads##
-
pdf
Завантажень: 4
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, згодні з такими умовами:
- Автори зберігають авторське право і надають журналу право першої публікації.
- Автори можуть укладати окремі, додаткові договірні угоди з неексклюзивного поширення опублікованої журналом версії статті (наприклад, розмістити її в інститутському репозиторії або опублікувати її в книзі), з визнанням її первісної публікації в цьому журналі.
- Авторам дозволяється і рекомендується розміщувати їхню роботу в Інтернеті (наприклад, в інституційних сховищах або на їхньому сайті) до і під час процесу подачі, оскільки це сприяє продуктивним обмінам, а також швидшому і ширшому цитуванню опублікованих робіт (див. вплив відкритого доступу).
