Изучение смачиваемости поверхности в блочно-модульном контактном устройстве

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

В работе рассмотрен вопрос смачиваемости регулярной насадки и тепломассообменного устройства ее включающего. В качестве основных экспериментальных моделей использовались элементы насадки с углом профиля гофр 85°, 100°, 115°. Изучение смачиваемости проходило с использованием лабораторного стенда. Блок контактного устройства орошался водой, которая отводилась в канализацию. Для оценки смачиваемости устройство окрашивалось водорастворимой краской. Коэффициент смачиваемости φ определялся в результате обработки следов краски на элементах через отношение неокрашенной поверхности к полной. В итоге исследований установлено, что для работы контактного устройства требуется обеспечить минимальное орошение, расчет минимальной плотности орошения можно проводить по известной зависимости, предложенной В.М. Раммом. Лучшая смачиваемость достигается при угле профиля гофр 85°, хуже всего смачиваются элементы насадки с углом профиля 115°. При этом на всех модификациях достигается доля смоченной поверхности более φ = 62%.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Д. M. Бухаров

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева

Author for correspondence.
Email: 89875580823@yandex.ru
Russian Federation, Нижний Новгород

A. V. Степыкин

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева

Email: 89875580823@yandex.ru
Russian Federation, Нижний Новгород

A. A. Сидягин

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева

Email: 89875580823@yandex.ru
Russian Federation, Нижний Новгород

Т. В. Жарова

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева

Email: 89875580823@yandex.ru
Russian Federation, Нижний Новгород

Л. A. Малыгин

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева

Email: 89875580823@yandex.ru
Russian Federation, Нижний Новгород

Н. С. Горюнов

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева

Email: 89875580823@yandex.ru
Russian Federation, Нижний Новгород

E. M. Тутанина

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева

Email: 89875580823@yandex.ru
Russian Federation, Нижний Новгород

References

  1. Патент на изобретение Изобретение Ru 2806946 C1, МПК В01D 3/28. Тепломассообменное устройство / Д.М. Бухаров, А.В. Степыкин, А.А. Сидягин; заяв. НГТУ им. Р. Е. Алексеева. – № 2022125116/05(054597); заявл. 26.09.22; опубл..
  2. Рамм В.М. Абсорбция газов. М.: Химия, 1976.
  3. Павленко А.Н., Володин О.А., Сердюков В.С. Особенности пленочного течения жидкого азота по структурированным поверхностям // Вестник Новосибирского государственного университета. Серия: Физика. 2015. Т. 10. № 1. С. 33.
  4. Дорошенко А.В., Васютинский С.Ю. Совершенствование тепломассообменной аппаратуры для энергетических систем // Проблемы региональной энергетики. 2008. № 2. С. 32.
  5. Vasiliev P.D., Sidyagin A.A., Stepykin A.V., Bukharov D.M., Balakhnin I.A. Influence of the surface structure on the wettability of polymer packing elements in heat- and mass-transfer equipment // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2022. Т. 56. № 2. С. 212. [Васильев П. Д., Сидягин А.А., Степыкин А.В., Бухаров Д.М., Балахнин И.А. Влияние структуры поверхности на смачиваемость полимерных насадочных элементов тепломассообменных аппаратов// Теоретические основы химической технологии. 2022. Т. 56. № 2. С. 209.]
  6. Cooke J.J., Gu S., Armstrong L.M., Luo K.H. Gas-liquid flow on smooth and textured inclined planes // International Scholarly and Scientific Research & Innovation. 2012. V. 6. № 8. P. 1712.
  7. Yoshiyuki I., Xi C. Development of numerical prediction of liquid film flows on packing elements in absorbers // Engineering review. 2011. V. 11. № 2. P. 1.
  8. Gorodilov A.A., Pushnov A.S., Berengarten M.G. Spreading of a fluid jet on the corrugated surface of the structured packing of wet scrubbers // Problems of the regional energetics. 2014. № 2. P. 57.
  9. Gorodilov A.A., Berengarten M.G., Pushnov A.S. Features of fluid film falling on the corrugated surface of structured packings with perforations // Theor. Found. Chem. Eng. 2016. V. 50. № 3. P. 325. [Городилов А.А., Беренгартен М.Г., Пушнов А.С. Особенности пленочного течения жидкости по гофрированной поверхности регулярных насадок с перфорацией // Теорет. основы хим. технологии. 2016. Т. 50. № 3. С. 334.]
  10. Пушнов А.С., Городилов А.А., Беренгартен М.Г. Гидродинамика растекания струи жидкости по гофрированной поверхности регулярной насадки с просечными элементами // Химическая технология. 2014. Т. 15. № 6. С. 364.
  11. Kubiak K.J., Wilson M.C.T., Mathia T.G., Carval Ph. Wettability versus roughness of engineering surfaces // Wear. 2011. V. 271. № 3–4. P. 523.
  12. Nakae H., Yoshida M., Yokota M. Effects of roughness pitch of surfaces on their wettability // J. Mater. Sci. 2005. V. 40. P. 2287.
  13. Степыкин А.В. Гидродинамика и массообмен в регулярной насадке со встроенными теплообменными модулями: диссертация кандидата технических наук: 05.17.08 / Степыкин А.В.; [Место защиты: ФГБОУ ВО Тамбовский государственный технический университет], 2016.
  14. Ветошкин А.Г. Аппаратурное оформление процессов защиты атмосферы от газовых выбросов: учебное пособие / А.Г. Ветошкин. – 2-е изд., испр. и доп. М.: Инфра-Инженерия, 2020.
  15. Сидягин А.А. Колонные аппараты для массообменных процессов: учеб.пособие для студентов вузов / А.А. Сидягин. Н.Новгород: Нижегор. гос. техн. ун-т им. Р.Е. Алексеева, 2009.
  16. Chao Wang. Mass Transfer Coefficients and Effective Area of Packing: The Dissertation Ph.D / Wang Chao; [The University of Texas at Austin]. 2015.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Рис. 1. Конструкция контактного тепло- и массообменного устройства: 1 – теплообменный блок, 2 – слой насадки, 3 – корпус аппарата.

Download (40KB)
Indexing metadata
3. Geometry of the corrugation of the nozzle element

Download (1KB)
Indexing metadata
4. Fig. 2. Schematic diagram of the experimental setup for studying the wettability of the contact device: 1 – contact device; 2 – laboratory column body; 3 – liquid distributor; 4 – pressure tank; 5 – rotameter; 6 – valve, 7 – thermostat block.

Download (21KB)
Indexing metadata
5. Fig. 3. Examples of packages of nozzle elements.

Download (16KB)
Indexing metadata
6. Fig. 4. Example of an assembled contact device.

Download (23KB)
Indexing metadata
7. Fig. 5. Examples of painted elements after treatment at an irrigation density of U = 24.2 m³/(m² s): a) corrugations, α = 85° (element wettability coefficient φ=92.2%); b) corrugations, α = 100° (φ = 90.1%); c) corrugations, α = 115° (φ = 70.9%); d) heat exchange module (φ = 90.5%).

Download (37KB)
Indexing metadata
8. Fig. 6. Dependence of the wettability coefficient φ on the irrigation density for different modifications of the contact device 1, 2, 3, 1a, 2a, 3a (Table 1).

Download (17KB)
Indexing metadata
9. Fig. 7. Dependence of Y on X for different modifications of contact device 1, 2, 3, 1a, 2a, 3a (Table 1).

Download (17KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences