Введение к работе
Актуальность работы. Оценка ведущих тенденций развития пищевой промышленности показывает, что вопросы увеличения выпуска и расширения ассортимента при одновременном повышении качества продукции связаны с выбором видов производства и рациональных режимов проведения процессов, с созданием эффективных конструкций машин и аппаратов.
Определяющее значение в большинстве пищевых производств имеют массообменные процессы. К ним в частности относятся: ректификация спирта, отгонка органических растворителей из экстрактов; технологическая и санитарная очистка промышленных газов абсорбцией и т.д. Поэтому разработка высокоэффективных массообменных процессов и надежного оборудования для их осуществления является одной из важнейших задач.
Отличительная особенность массообменных процессов — сложность механизма и гидродинамической структуры взаимодействующих фаз, широкие диапазоны изменения физико-химических свойств, существенная взаимосвязь режимных и конструктивных/параметров.
Одним из перспективных видов оборудования для проведения массообменных процессов в системах газ (пар) - жидкость являются роторные распылительные аппараты с многократной циркуляцией и диспергированием жидкости (РРА). В РРА процессы массообмена осуществляются при многократной циркуляции и диспергировании жидкости под действием центробежных сил, что обеспечивает низкое гидравлическое сопротивление, незначительный расход рабочей жидкости, высокую эффективность процесса, компактность аппарата и низкие удельные энергозатраты. Однако недостаточная изученность гидродинамики, массообменных характеристик, и вследствие этого несовершенство методов расчета препятствуют широкому использованию РРА в пищевой и смежных отраслях промышленности.
Из вышеизложенного следует, что исследование массообменных характеристик РРА с целью разработки более совершенных конструкций и методов расчета является важной задачей, непосредственно связанной с разработкой эффективного и интенсивного оборудования для проведения процессов массообмена в пищевой промышленности.
Цель и задачи исследований. Целью работы является создание высокоэффективного роторного распылительного аппарата с улучшенными эксплуатационными характеристиками и разработка обоснованных методов его расчета. Исходя из поставленной цели в диссертации необходимо решить следующие задачи:
определить условия взаимодействия контактирующих фаз;
разработать и исследовать конструкцию пристенного каплеотбойника (ПК) с улучшенными массообменными характеристиками;
разработать и исследовать геометрические параметры диспергирующего устройства (ДУ) распылителя с целью улучшения массообменных характеристик контактного элемента (КЭ) РРА;
экспериментально исследовать удельную
*1р
РОС. НАЦИОНАЛЬНА;
ювеРШЙйнШЙРа о»
(УПКФ), с целью получения зависимостей для расчета поверхности контакта фаз (ПКФ) в зоне удара капель о различные каплеотбойники;
экспериментально исследовать коэффициент массоотдачи в газовой фазе с целью получения расчетных зависимостей, пригодных для инженерной практики;
разработать методику расчета и рекомендации по промышленному использованию роторного распылительного аппарата с улучшенными характеристиками.
Научная новизна.
-
Установлено, что при кратности циркуляции г>5 жидкость на контактном элементе РРА идеально перемешана.
-
Установлены рациональные параметры пристенного каплеотбойника, обеспечивающие улучшенные массообменные характеристики КЭ РРА;
-
Выявлены общие закономерности образования ПКФ на стадии удара капель на КЭ РРА, в широком диапазоне изменения параметров.
-
Предложены экспериментально-статистические уравнения для определения коэффициента массоотдачи в газовой фазе и ПКФ на стадии удара капель.
Практическая значимость.
-
Разработаны рекомендации и методика расчета роторного распылительного абсорбера.
-
Разработана техдокументация на роторный распылительный абсорбер диаметром 0,5м для улавливания паров спирта на ООО ЛВЗ «ОША» Омская область.
-
Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе на кафедре «Машины и аппараты пищевых производств» КемТИПП при подготовке инженеров по специальностям 170600 и 271300.
Автор защищает. Результаты исследований: условий взаимодействия контактирующих фаз, коэффициентов массоотдачи в газовой фазе и поверхности контакта фаз на стадии удара капель на КЭ РРА при использовании различных каплеотбойников и распылителей. Апробация работы:
Основные положения диссертации представлялись на всероссийской научной конференции молодых ученых: «Наука. Технологии. Инновации.» (г. Новосибирск, 2003 г.) на II Международной научно — технической конференции: "Прогрессивные технологии и оборудование для пищевой промышленности» (г. Воронеж, 2004г.), на научных семинарах кафедры МАПП КемТИПП (г. Кемерово 2002-2004г.г.)
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, основных выводов, списка литературы из 121 наименования, 5 приложений, 8 таблиц, 22 рисунков. Основное содержание изложено на 92 страницах машинописного текста.
