Интенсификация процесса тепломассообмена в контактных аппаратах с регулярной насадкой, страница 14

Очевидно, что данная аналогиянеможетслужитьуниверсальныминструментомдляопределениягидравлического сопротивления насадок, так как для многих насадокзначительный вклад в гидравлическое сопротивление вносит лобовоесопротивление. Особенно это касается насыпных насадок. Поскольку ГПНнасадка представляет собой набор параллельных каналов, то для даннойнасадки с достаточной для расчетов точностью можно пренебречь лобовымсопротивлением.Такимобразом,гидравлическогосопротивлениядляаппаратанахожденияскоэффициентаГПН-насадкойможно97воспользоваться формулой (4.20) подставив в неё значение критерияСтантона, полученное по уравнению (4.21).Также можно воспользоваться формулой, представленной в работе [36]для канала насадки со стекающей плёнкой жидкости:Sh  0,158ReG0,85   ор80, 429Sc 0,33 .(4.22)Формула (4.22), как правило, используется для нахождения коэффициентамассоотдачи по известному коэффициенту гидравлического сопротивленияорошаемой насадки.

Очевидно, что формулу (4.22) можно использовать и впротивоположных целях. Выражая из уравнения (4.22) коэффициентгидравлического сопротивления ξор и подставляя в эту формулу выражениедля нахождения критерия Шервуда на ГПН-насадке (4.18), получим формулудля определения коэффициента гидравлического сопротивления орошаемойГПН-насадки в виде: орT 10,13ReG 0,1  GТL0,33  l нас0,35.(4.23)Отсутствие в формуле (4.23) расхода жидкости, что нехарактерно дляпротивоточных аппаратов, согласуется с литературными данными другихавторов, исследующих плёночные перекрёстноточные контактные аппараты.Так, например, в работе [2] из анализа графиков ΔP = f(q) можно наблюдатьлишьнезначительноевлияниерасходажидкостинакоэффициентмассоотдачи, проходящее через минимум.

При этом, при измененииплотности орошения q с 5 до 20 (м3/м2∙ч) (т.е. в 4 раза) при скоростях газа неболее 2 м/с рост гидравлического сопротивления составляет всего 9%. Выводо том, что коэффициент гидравлического сопротивления воздуха не зависитот плотности орошения, также представлен в работе [23], где авторыисследовали 6 насадок для поперечноточных градирен. Авторы работы [23]предлагаютформулудлярасчетасопротивления орошаемой насадки в виде:коэффициентагидравлического98P  A  w2 .(4.24)где A – постоянная насадки, зависящая только от её геометрии.Использование предлагаемого уравнения (4.23) позволяет оценитьвеличину коэффициента гидравлического сопротивления орошаемой насадкии сравнить с коэффициентами гидравлического сопротивления другихнасадок.

На рис. 4.11 представлены результаты в виде зависимостикоэффициента гидравлического сопротивления орошаемой насадки откритерия Рейнольдса газа при плотности орошения q = 10 м3/(м2∙ч). Израссмотрения графика видно, что предлагаемая насадка при неизменныхξорReGРис. 4.11. Зависимость коэффициента гидравлического сопротивления орошаемыхнасадок от критерия Рейнольдса газа при плотности орошения q = 10 м3/(м2∙час) наразличных насадках;1 – ГПН-насадка, уравнение (4.21); 2 – насадка типа 22,5 [83]; 3 – ККУ [83]; 4 – насадкатипа 36+6 [83]геометрических размерах блока (Δ = 14∙10-3 м, lнас = 0,3 м) обладает меньшимгидравлическим сопротивлением.

Это можно объяснить минимальным99лобовым сопротивлением насадки и отсутствием у ГПН-насадки участковрезкой смены направления движения газового потока.Основные результаты и выводы к главе 4Получены новые экспериментальные данные по массообмену приперекрёстноточном взаимодействии потока атмосферного воздуха и воды наГПН-насадке. Показано, что в отличии от большинства других насадок, и вчастности от плоскопараллельной, коэффициент массоотдачи на ГПНнасадке не зависит от плотности орошения.Установлено, что ГПН-насадка обладает хорошей удерживающейспособностью по жидкости в условиях перекрёстного (поперечного) тока,что позволяет проводить процесс при скоростях газа, достигающих 2,5 м/с.Установлено, что при фиктивной скорости воздуха в блоке ГПНнасадки более 2,5 м/с, в потоке воздуха развивается турбулентность, чтоприводит к резкому увеличению роста коэффициента массоотдачи с ростомскорости газа.

В то же время, рост скорости газа более 2,5 м/с висследованном диапазоне расходов жидкости приводит к сносу жидкости снасадки, что является следствием уменьшения коэффициента массоотдачи сростом скорости газа.Получено критериальноеуравнениедля определения величиныкоэффициента массоотдачи на ГПН-насадке.Предложено уравнение для расчета коэффициента гидравлическогосопротивления орошаемой насадки.100ГЛАВА 5. МЕТОДИКА РАСЧЕТА КОНТАКТНОГО АППАРАТА СГОФРИРОВАНО-ПРОСЕЧНОЙ НАСАДКОЙРасчет контактного аппарата с ГПН-насадкой (на примере градирни),предлагается проводить итерационным путем.

Расчетная схема представленана рис. 5.1. Движение газа в слое насадки рассматривается условно какпротивоточное. Теплофизические параметры газа и жидкости принимаютсяпри средних арифметических значениях температур в аппарате. Известныеформулы расчета теплофизических свойств газа и жидкости, такихпараметров как энтальпия газа, критериев Прандтля и Шмидта и т.д. внастоящей главе не представлены, так как могут быть найдены в литературе[38], а также частично представлены в главе 4 настоящей работы.5.1. Исходные данныеПри расчете градирни исходными данными являются температура водына входе ТL’, температура воды на выходе TL”, расход воды L,географическое место расположения градирни (высота над уровнем моря,климатическиеособенностиит.д.).Длянахожденияпараметроватмосферного воздуха, для градирни, работающей круглый год на открытомвоздухе,рекомендуетсявоспользоватьсярасчетнымипараметрамиатмосферного воздуха [54, табл.

5.1. с.101-102].5.2. Выбор скорости газа и линейной плотности орошенияНа начальном этапе следует задаться величиной зазора междуэлементами насадки Δ (см. схему насадки на рис. 2.1), фиктивной скоростьюгаза w, а также плёночным числом Рейнольдса Reпл. Зазор между элементаминасадки следует выбирать, исходя из фиктивной скорости газа, высоты блока101насадки, а также способа закреплёния насадки. При высоких скоростях газа изначительной высоте блока насадки возможны поперечные колебанияэлементов насадки (перпендикулярно вектору средней скорости газа вгоризонтальной плоскости). При большой амплитуде колебаний возможнысоударения элементов насадки, что приводит к образованию капель,уносимых газовым потоком.Рис. 5.1.

Расчетная схема насадочного аппарата с перекрёстным токомна примере градирниФиктивную скорость газа w не следует принимать больше чем 2,5 м/с,так как в этом случае будет иметь место значительный снос жидкости споверхности элементов насадки (см. главу 4). Это приводит к образованиюсухих пятен на насадке, неполному использованию рабочего объема насадкии повышенному уносу жидкости из аппарата.Очевидно, что величина активной поверхности насадки в процессахтепломассообменаиграетважнуюроль,чтонапрямуюзависитотравномерности орошения.

Для более глубокого охлаждения жидкости на102насадке, плотность орошения должна быть минимальной, но достаточной дляполного смачивания насадки. Полное смачивание для ГПН-насадки сисследованным оросительным устройством (см. глава 2) в экспериментахдостигалось при значениях плёночного числа Рейнольдса Reпл > 321.Дляоросительныхустройствинойконструкции(форсунки,перфорированные трубы, вращающиеся распределители жидкости и т.д.)обеспечение полного и равномерного смачивания обеих сторон элементовнасадки может быть затруднено. Поэтому учет явления перетекания можетоказатьрешающеевоздействиеприопределениидействительнойповерхности массообмена в насадочном аппарате с регулярной насадкой.Исследование перетока жидкости с одной стороны элемента насадки надругую, позволило определить плотность орошения, при которой можнодобиться гарантированного смачивания обеих сторон элементов насадки. Изкривой 1 на рис.

3.2. видно, что наиболее равномерное смачивание ГПНнасадки (когда H ≈ 0,5) наблюдается при 1650 < Reпл < 2200. Таким образом,в случае, если в контактном аппарате невозможно обеспечить равномерноесмачивание обеих сторон элементов насадки, следует выбирать значениеплёночного числа Рейнольдса в диапазоне 1650 < Reпл < 2200.5.3. Определение объема насадочной части аппаратаДляопределенияразмеровнасадочнойчастиаппаратавгоризонтальной проекции (см. расчетную схему на рис.