Репко К. Ю. Гідродинамічні та масообміні характеристики зваженої насадки в стабілізованому пінному шарі

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії

Державний реєстраційний номер

0823U101717

Облікова картка дисертації

0823U101717.pdf

Здобувач

Спеціальність

  • 161 - Хімічні технології та інженерія

09-02-2024

Спеціалізована вчена рада

ДФ 64.050.108-3629

Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут"

Анотація

Робота присвячена дослідженню масообмінного обладнання для абсорбційних та десорбційних процесів при безпосередньому контакті газу і рідини з використанням комбінованих блочних елементів із зваженою шароподібною насадкою, а також більш глибокому опису ціх процесів, що є актуальним завданням хімічної технології. Об’єктом дослідження є процеси гідродинаміки та масопередачі на комбінованих блочних елементах із зваженою шароподібною насадкою в колонному апараті. Предметом досліджень є гідродинамічні і масообмінні характеристики одиничної зони контакту в комбінованому блочному елементі із зваженою шароподібною насадкою, а також їх режимні та конструктивні параметри. В роботі вирішена науково-практична задача з підвищення ефективності роботи колонних апаратів із протитечійним рухом фаз завдяки суміщенню та комбінуванню в одному апараті кількох видів контактних пристроїв – регулярних та нерегулярних, а також при використанні режиму розвинутого псевдозрідження. Апарати зі зваженою псевдозрідженою насадкою можуть бути вдосконалені в напрямку зниження енерговитрат, що є важливим для процесів очищення газів. Серед цієї категорії обладнання окремо виділяються комбіновані апарати з рухомою насадкою, які є складними конструкціями, що поєднують в собі елементи барботажних апаратів та апаратів з трифазним псевдозрідженим газорідинним шаром. Були проаналізовані сучасні регулярні насадкові структури. Розвиток регулярних насадок йде в напрямку створення структурованих насадок зі складними каналами для проходу газу і гофрованою листовою поверхнею, що дозволяє рівномірно розподілити рідину і створити умови для ефективного контакту фаз і здійснення процесу масообміну. В якості насадки для апаратів з псевдозрідженим шаром застосовуються насадкові тіла різної форми, виготовлені з матеріалів, стійких у відповідних робочих середовищах. З точки зору енерговитрат апарати повинні володіти низьким гідравлічним опором. Одним з факторів, що впливають на зниження гідравлічного опору газу, є зменшення щільності рухомих насадкових тіл, при якій, перш за все, забезпечується їх інтенсивний рух у всьому обсязі шару. З метою зменшення енергетичних витрат на проведення процесу масообміну доцільно застосування рухомі насадкові тіла з сітчастих матеріалів, такі матеріали дозволяють виготовляти насадки з високорозвиненою поверхнею контакту фаз, які при цьому мають низьку насипну щільність. Одночасно зменшенням довжини блоків із насадками які працюють у активних гідродинамічних режимах досягається більші значення коефіцієнтів масовіддачі. В процесі експериментальних досліджень використовувалися методи візуального спостереження поведінки трифазної системи всередині комбінованого блочного елементу, методами інструментальних вимірювань визначали гідродинамічні характеристики. Для оцінки якісного і кількісного складу сумішей використовували методи фізико-хімічного аналізу. Графічне представлення та статистичну обробку результатів дослідження проводили з використанням методів математичної статистики та прикладного програмного забезпечення. Для визначення характеристик масопереносу та вивчення фазової масовіддачі у розділі представлена установка для дослідження процесів поглинання аміаку та десорбції діоксиду вуглецю в потік повітря на комбінованих блочних елементах та обрана методика для обробки експериментальних даних і оцінки похибки вимірів. В роботі представлені результати теоретичних та експериментальних досліджень характеристик гідродинаміки для комбінованого блочного елементу. Були визначені зони та режими роботи трифазної газорідинної системи, які відрізняються від досліджених раніше. Отримані залежності для висоти пінного шару, гідродинамічного опору комбінованого блочного елементу для визначення робочих параметрів нової конструкції. Рекомендована висота розташування стабілізатора над полотном тарілки. Наведені рівняння для розрахунку висоти газорідинного шару, гідравлічного опору, відносної щільності газорідинного шару яка характеризує газовміст, приведені емпіричні залежності для визначення величини бризковіднесення для різних режимів роботи комбінованого блочного елементу. Приведені результати експериментальних досліджень параметрів масообміну при роботі комбінованого блочного елемента із застосуванням стабілізації. Визначили залежності для розрахунку ефективності роботи комбінованого блочного елементу від конструктивних та режимних параметрів. Ключові слова: гідродинаміка, масообмін, комбінований блочний елемент, стабілізація газорідинного шару, стабілізатор, інтенсивний апарат, трифазна взаємодія, дірчаста тарілка, турбулізація, рухома насадка, інтенсифікація, енергоефективність, декарбонізація, процеси абсорбції та десорбції

Читати повністю

Публікації

1. В. Ф. Моїсєєв, Є. В. Манойло, М. І. Bacильєв, К. Ю. Репко, Д. В. Давидов. Обробка газорідинних систем на трубчастих решітках із стабілізатором пінного шару.// Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Нові рішення у сучасних технологіях. – Харків: НТУ «ХПІ». – 2017. – № 53 (1274). – С. 114-123. (Б) DOI: https://doi.org/10.20998/2413-4295.2017.53.17

2. В.Ф. Моїсєєв, Є.В. Манойло, Н.Г. Пономарьова, К.Ю. Репко, Д.В. Давидов. Методологія розрахунку режимно-конструктивних і гідродинамічних параметрів пінних апаратів для процесів масообміну// Вісник НТУ «ХПІ»: Серія "Нові рішення у сучасних технологіях" - № 16, 2018, с 165 – 176. (Б) DOI: https://doi.org/10.20998/2413-4295.2018.16.25

3. Moiseev, V., Manoilo, E., Khukhryanskiy, O., Repko, K. (2021). Experimental research of mass transfer in a stabilized foam layer. // ScienceRise, № 5(76), 2021, Р. 14-22. DOI: https://doi.org/10.21303/2313-8416.2021.002123

4. Moiseev V., Manoilo E., K. Repko, N. Ponomarovа, D. Davydov. Hydraulic resistance and spray transfer in a stabilized three-phase foam layer. Lecture Notes in Mechanical Engineering. — Springer, 2022. — P. 187-196. (Scopus) DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-06044-1_18

5. В. Ф. Моїсєєв, Є. В. Манойло, Ю. О. Манойло, К. Ю. Репко, О. О. Жуга, Д. В. Давидов. Гідравлічний опір та бризко віднесення у стабілізованому трифазному пінному шарі // Вісник Національного технічного університету "ХПІ". Сер. : Хімія, хімічна технологія та екологія = Bulletin of the National Technical University "KhPI". Ser. : Chemistry, Chemical Technology and Ecology : зб. наук. пр. – Харків : НТУ "ХПІ", 2023. – № 1 (9). – С. 3-9. (Б) DOI: https://doi.org/10.20998/2079-0821.2023.01.01

6. Moiseev, V., Manoilo, E., Manoilo, Y., Repko, K., Davydov, D. (2023). Improving the Reliability of Circulating Water Supply Installations of Thermal Power Plants. In: Cioboată, D.D. (eds) International Conference on Reliable Systems Engineering (ICoRSE) - 2023. ICoRSE 2023. Lecture Notes in Networks and Systems, vol 762. pp. 318–327, 2023 (Scopus) DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-40628-7_27

7. К.Ю.Репко, В.Ф.Моїсєєв, Є.В.Манойло. Реконструкція технологічного обладнання для забезпеченні екологічного безпеки виробництва соди // Інформаційні технології: наука, техніка,, технологія, освіта, здоров’я: тези доповідей ХХVI міжнародної конференції MicroCAD-2018, 16-18 травня 2018 р.: у 4 ч. Ч.ІІ /за ред. Проф.. Сокола Є.І. – Харків: НТУ «ХПІ». – 332 с (с. 293)

8. К.Ю.Репко, В.Ф.Моїсєєв, Є.В.Манойло. Реконструкція технологічного обладнання для забезпеченні екологічного безпеки виробництва соди // тези доповідей ХII міжнародної науково-практичної конференції магістрантів та аспірантів, 17-20 квітня 2018 р.: у 3 ч. Ч.3 /за ред. Проф.. Сокола Є.І. – Харків: НТУ «ХПІ». – 250 с (с. 100-101)

9. К.Ю. Репко, Є.В. Манойло. Оновлення технологічного обладнання для підвищення екологічної безпеки виробництва кальцинованої соди//Экологическая безопасность государства: тезисы докладов XII Всеукраинской научно-практической конференции молодых ученых и студентов (с международньїм участием) г. Киев, 19 апреля 2018 г., Национальный авиационный университет / редкол. А.И.Запорожец и др. - К. : НАУ, 2018 - 262 с. (81-82 с)

10. В.Ф.Моїсєєв, Є.В.Манойло, Н.Г.Пономарьова, К.Ю.Репко. Створення маловідходних технологій на базі інтенсифікованих пінних апаратів // 5-й Міжнародний конгрес “Захист навколишнього середовища. Енергоощадність. Збалансоване природокористування” (Львів, 26–29 вересня 2018 року): збірник матеріалів. – Львів : Видавництво Львівської політехніки, 2018. – 1 електр. опт. диск (DVD). ISBN 978-966-941-220-1, 123 с.

11. В.Ф. Моїсєєв, Є.В. Манойло, К.Ю. Репко, Н.Г. Пономарьова. Конструктивні та гідродинамічні параметри пінних апаратів // Матеріали ІV Всеукраїнської науково-методичної конференції «Освіта, наука та виробництво: розвиток та перспективи» (м. Шостка, 18 квітня 2019 р.), Суми : Сумський державний університет, - 216 с., с.18-19

12. V.F. Moisceev, E.V. Manoilo, K.Y. Rеpko. Processing of gas-liquid systems in three-phase foam layer with stabilization. Тези доповідей конференції «Екологічна безпека держави»: тези доповідей XIII Всеукраїнської иауково-практичної конференції молодих учених і студентів, м. Київ, 23 квітня 2020 р., Національний авіаційний університет / редкол. О.І. Запорожець та ін. — К.: НАУ, 2020.-168 с. (c. 21-22)

13. В.Ф. Моїсєєв, Є.В. Манойло, К.Ю. Репко. Обробка газорідинних систем у трифазному пінному шарі із стабілізацією Тези доповідей конференції "ОСВІТА, НАУКА ТА ВИРОБНИЦТВО: РОЗВИТОК ТА ПЕРСПЕКТИВИ»: матеріали V Всеукраїнської науково-методичної конференції, м. Шостка, 23 квітня 2020 року. - Суми : Сумський державний університет, 2020. - 228 с. (с. 8 -9)

14. В.Ф. Моїсєєв, Є.В. Манойло, К.Ю. Репко. Модернізація абсорбційних систем газоочистки//Екологічна безпека держави: тези доповідей XV Всеукраїнської науково-практичної конференції молодих учених і студентів, м. Київ, 22 квітня 2021 р., Національний авіаційний університет. — К.: НАУ, 2021. — 108 с. (С. 37-38)

15. V.F. Moiseev, E.V. Manoilo, K.Y. Repko. Modernization of absorption systems // ОСВІТА, НАУКА ТА ВИРОБНИЦТВО: РОЗВИТОК ТА ПЕРСПЕКТИВИ: матеріали VI Всеукраїнської науково-методичної конференції, м. Шостка, 22 квітня 2021 року. - Суми : Сумський державний університет, 2021. - 307 с. (с. 14-15)

16. Моїсєєв В.Ф., Манойло Є.В., Хухрянський О.М., Репко К.Ю. Дослідження масовіддачі в газовій фазі у розвиненому пінному шарі. Хімічна технологія: наука, економіка та виробництво: матеріали Міжнародної науково-практичної конференції / м. Шостка, 20-22 жовтня 2021 р. / СумДУ, Суми, 2021. С. 167-172.

17. Репко К.Ю., Манойло Є.В., Моїсєєв В.Ф. Реконструкція обладнання для декарбонізації води у системах водо- та теплопостачання. Актуальні проблеми енерго- ресурсозбереження та екології: матеріали IV Міжнародної науково-технічної конференції/ м. Одеса, 15-16 грудня 2021 р., ОДАБА, Одеса, 2021. С. 84-87.

18. К.Ю. Репко., Е.В. Манойло. Зниження експлуатаційних витрат при роботі обладнання для декарбонізації води у системах водопостачання. Сталий розвиток: захист навколишнього середовища: енергоощадність, збалансоване природокористування: тези доповідей VII Міжнародного молодіжного конгресу, м. Львів, 10-11 лютого 2022 року./ Збірник матеріалів - К.: Яроченко Я.В., 2022. С. 203.

19. В.Ф. Моїсєєв, Є.В. Манойло, К.Ю. Репко. Реконструкція обладнання для декарбонізації води у системах водопостачання. Екологічна безпека держави: тези доповідей XVІ Всеукраїнської науково-практичної конференції молодих учених і студентів, м. Київ, 22 квітня 2022 року./ Національний авіаційний університет. К.: НАУ, 2022. С. 23-24

Читати повністю

Файли

autoreferat-Анотація.doc

дисертація_161.doc

Схожі дисертації

0824U001072

Пустовой Григорій Миколайович

Енергоефективний комплекс компресорного чілера з адсорбційним холодильним модулем

0824U000832

Миргородська-Терентьєва Вікторія Дмитрівна

Одержання розширеного асортименту модифікованих крохмалів методом термічної обробки

0824U000835

Кошель Сергій Андрійович

Визначення чисел перенесення іонів в полімерних мембранах та іонних рідинах методом компютерної резистометрії

0824U000797

Мандрика Артем Григорович

Одержання мономерної ортокремнієвої кислоти як модифікатора алюмінійвмісних коагулянтів

0824U000183

Прокоп Роман Іванович

Регенерація відпрацьованих напівсинтетичних моторних олив