SU1557486A1 - Способ определени параметров массопереноса примеси в неподвижном продуваемом слое с погруженными поверхност ми - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано в химической, металлургической и нефтедобывающей промышленности дл  определени  эффективного коэффициента продольной диффузии и пристенного коэффициента массоотдачи неподвижного продуваемого сло , содержащего погруженные массообменные поверхности. Целью изобретени   вл етс  повышение информативности способа путем обеспечени  дифференцированного определени  эффективного коэффициента продольной диффузии и пристенного коэффициента массоотдачи. Цель достигаетс  дополнительным измерением распределени  концентрации примеси по высоте сло  при поддержании посто нной концентрации примеси на массообменных поверхност х. Искомые коэффициенты рассчитывают математической обработкой полученного распределени . 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике, предназначено дл  комплексного экспериментального определени  эффективного коэффициента продольной диффузии и пристенного коэффициента массоотдачи неподвижного продуваемого сло , содержащего погруженные поверхности, и может быть использовано в химической, металлургической и нефтеперерабатывающей отрасл х промышленности при оптимизации процессов в аппаратах с продуваемым слоем.

Целью изобретени   вл етс  повышение информативности способа путем дифференцированного определени  эффективного коэффициента продольной

диффузии и пристенного коэффициента массоотдачи.

На чертеже приведена схема устройства дл  реализации способа.

Устройство состоит из корпуса 1, в котором размещены газораспределительна  решетка 2 и трубный пучок 3 (массообменна  поверхность). Корпус 1 соединен с камерой 4 дл  добавлени  примеси в основной поток через вентил тор 5. В стенку корпуса 1 вмонтированы отборники 6 проб. Устройство содержит также трубки-имитаторы 7, расположенные в корпусе 1, подпиточные бачки 8, соединенные с трубным пучком 3, регулирующий шибер 9, установленный на выходе вентил тора 5 и

СП СП

4 00 3d

соединенный с корпусом 1 через расхо домерное сопло 10, снабженное жидкосным манометром 11. На поверхност х трубок трубного пучка 3 установлены термокамеры 12, соединенные через переключатели 13 с вольтметром 14. В верхней части стенки корпуса 1 установлена трубка Пито 15, «снабженна  жидкостным манометром 16. В нижней части корпуса 1 установлены термопара 17 и манометр 18.

Кроме того, в устройстве предусмотрены газоанализаторы дл  проведени  анализа проб (не показаны).

В устройстве создание и поддержание определенной концентрации примеси на поверхност х обусловлено подачей жидкой примеси через пористые структуры поверхностей, подпитка которых производитс  из бачков.

Корпус устройства 1 представл ет собой вертикальную шахту, в которой размещен пучок 3 из трубок с порис- той структурой. Подпитка трубок осуществл етс  из подпиточных бачков 8, .которые выполн ют также функцию термостатов , обеспечива  необходимую температуру примеси (.например, воды) . В нижней части корпуса 1 размещены три горизонтальных р да трубок-имми- таторов 7, которые имеют такой же диаметр, как и массообменные. Подача газа в слой осуществл етс  с помо- щъю вентил тора 5 через газораспределительную решетку 2, регулировка расхода производитс  с помощью шибера 9 . На всасывающем патрубке вентил тора расположена камера 4, пред- назначенна  дл  добавлени  определенного количества примеси в поток газа {.например, оросительна  камера) . Расход газа измер етс  с помощью рас- ходомерного сопла 10, соединенного с жидкостным манометром 11, температура потока измер етс  с помощью термопары 17S соединенной через переключатель 13 с вольтметром 14, давление на входе и выходе - манометра- ми. 18. В корпусе по высоте расположен р д (6-8 и более) отборников 6 проб газа, подключаемых к газоанализаторам (к примеру, измерителем влажности различного типа, если в качестве примеси используетс  вода). Кроме того, в 2-3 сечени :; расположены несколько отборников проб дл  контрол  одномерности пол  концентраций.

, д

5

0

5 30 ,с дд 45 , -п Концентрации примеси на поверхност х определ ют по температурам поверхностей , которые, в свою очередь, намер ютс  с помощью термопар 12, соединенных также через переключатель с вольтметром. Дл  контрол  равномерности распределени  газа по сечению на выходе из сло  установлена трубка Пито 15, св занна  с жидкостным манометром 16.

Способ осуществл ют следующим образом .

Пространство между газораспределительной решеткой верхней образующей последнего р да труб трубного пучка 3 заполн ют частицами. По мере заполнени  в корпус вставл ют отборники 6 проб. Затем включают вентил тор 5 и с помощью шибера 9 устанавливают заданный расход газа. В камеру 4 через форсунки поступает примесь (например, вода), при этом такую же примесь в жидком состо нии с заданной температурой подают из подпиточных бачков 8 в трубки трубного пучка J. После достижени  стационарного режима по концентраци м производ т измерение следующих величин: расход температуры и давлени  газового потока, концентраций примеси на входе, выходе и в 6-8 сечени х по высоте сло ; температур погруженных поверхностей (с помощью которых по имеющимс  справочным данным определ етс  концентраци  примеси на погруженных поверхност х ) i распределение скоростей газа по сечению на выходе из сло .

В процессе эксперимента примен етс  система автоматического регулировани  температур массообменных поверхностей . Полученные данные используют дл  расчета искомых параметров массопереноса по формулам

c- .,f 3ffo B#TpJ«M-С Х )

D(1о (1-г,) ,

где Р 2D(1-Ј1)t

JM 1J

feMi-e J

рз a crFcr

D(i-e,T

ст с т

w

м

t

С

ст

С - текуща  концентраци  примеси , кг/кг} - концентраци  примеси на

С,

F

погружных поверхност х, кг/кг,

-концентраци  примеси на входе в слой, кг/кг

Wi, - скорость фильтрации потока , м/с;

D - эффективный коэффициент продольной диффузии, мг/с

Е, - дол  сечени , зан та  погруженными поверхност ми; X - текуща  координата, м,

-площадь погруженных поверхностей в единице объема м2/м3,

рст - пристенный коэффициент массоотдачи, м/с.

Различных вариантов выполнени  устройства может быть достаточно мнго (например, массообменные поверхности могут быть покрыты слоем сублимирующегос  вещества, либо слоем катализатора, на котором протекает химическа  реакци  и т.п.).

Пример. Корпус 1 устройства представл л собой вертикальную шахт

ст

10

5574866

размерами 0,j2xO,2 м. Высота массо- обменного участка составл ла 0,29 м. В качестве погруженной массообменной поверхности использовали шахматный трубный пучок 3 из 11 труб с наружным диаметром dTp 0,01 м. Наружна  поверхность труб представл ла собой пористую структуру, подпитываемую дистиллированной водой. Перед массо- обменным участком организован участок аэродинамической стабилизации,в котором расположены три горизонтальных р да обычных труб 7 диаметром .г 0,016 м. В качестве основного потока использовали воздух. Пробы воздуха отбирали при помощи специальных трубок отборников 6 проб, расположенных в слое. Анализ проб воздуха произ- 20 водили конденсационно-термометричес- ким методом с использованием гигрометров Ф.

В процессе опыта измер ли относительную влажность, а затем ее пересчитывали на влагосодержание (массовую концентрацию) вод ного пара. В качестве насадки использовали стекл нные частицы диаметром d г„ 5, м, при этом площадь погружен сь поверхностей в единице объема сло  составл ла Ь Ст м2/м3, дол  сечени , зан та  погруженными поверхност ми, Ј 0,10. Температура поверхностей t 30 °С, скорость

фильтрации воздуха W 0,U1 м/с.

Изменение концентрации вод ного пара в потоке воздуха по высоте сло  представлено в таблице.

Концентраци  вод ного пара в потоке на входе в слой составл ла 6,U кг/кг, концентраци  на погруженных поверхност х - 27,5-10-3 кг/кг (что соответствует 100%-ной относительной влажности при 30 °О .

Методом последовательных приближений определ ли границу применимости формул (1) и (2). В итоге получено, что при X iO,126 м необходимо использовать формулу (1), а при ,126м- формулу (.2) .

Таким образом, указанные зависимости позвол ют найти искомые значени  параметров массопереноса D

/,U2 -IU-5 м2/с, (3 5,17-10му с

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ определени  параметров массопереноса примеси в неподвижном продуваемом слое с погруженными поверхност ми , заключающийс  в создании концентрации примеси на погруженных поверхност х, подаче газа в слой, измерении стационарной конценграции примеси на выходе из сло  при посто нном расходе газа через слой и расчете параметров массопереноса по измеренным величинам концентрации примеси на поверхности и расхода газа , отличающийс  тем, что, с целью повышени  информативности коэффициента продольной диффузии и пристенного коэффициента массо- отдачи, концентрацию примеси на всех пбгруженных поверхност х поддерживают посто нной, дополнительно измер ют зависимость концентрации примеси в

   13

   слое от высоты сло , пристенный коэффициент массоотдачи рассчитывают по измеренным величинам и зависимости примеси от высоты сло  на участке сло  , где X - текуща  высота сло ; L Кр - критическое рассто ние, рассчитываемое по физическим параметрам сло  и потока газа, а эффективный коэффициент продольной диффузии рассчитывают по зависимости концентрации от высоты сло  на участке X L кр с учетом вычисленного пристенного коэффициента массоотдачи.

   ;;

   з