Книга посвящена разработке крупномасштабных массообменных (барботажных, тарельчатых, насадочных, экстракционных и сорбционных) аппаратов и химических реакторов, преодолению трудностей масштабного перехода. Развита теория масштабного перехода, основанная на представлении о гидродинамической природе масштабного эффекта (снижения эффективности аппаратов при увеличении их размеров) и обоснован способ его устранения путём отработки конструкций аппаратов на гидродинамических стендах без технологических испытаний промышленных аппаратов (метод гидродинамического моделирования).

Книга предназначена для инженерно-технических работников предприятий, научно-исследовательских и проектных организаций химической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и смежных отраслей промышленности, а также для преподавателей и студентов старших курсов вузов.

15 табл., 161 рис.; список литературы 499 ссылок.

В связи с созданием аппаратов большой единичной мощности особенно остро встаёт вопрос о масштабном переходе. В настоящее время установлено, что с помощью критериальных уравнений, основанных на методах теории подобия, масштабный переход не обеспечивается, при увеличении размеров аппаратов наблюдается снижение их эффективности (масштабный эффект). Поэтому многие конструкторские и проектные организации отрабатывают промышленные аппараты натуральных размеров на технологических стендах, проверяя эффективность конструктивных мер непосредственно в ходе технологического процесса. Такой путь надежён, но требует создания крупномасштабных дорогостоящих технологических стендов и приводит к большим затратам времени и средств. Для отработки конструкций аппаратов большой единичной мощности такой путь вообще неприемлем.

Однако за последние годы разработана новая теория масштабного перехода, открывшая иной путь моделирования и создания крупнопромышленных аппаратов. Она основана на представлении о том, что причина масштабного эффекта носит чисто гидродинамический характер, заключается в неравномерном распределении потоков по сечению аппаратов, в увеличении масштаба турбулентности и т. д. и обычно проявляется как усиление продольного перемешивания. Гидродинамическая природа масштабного эффекта позволяет устранять его путём различных конструктивных мер без технологических испытаний, на гидродинамических стендах. Такой способ отработки конструкций крупнопромышленных аппаратов получил название гидродинамического моделирования.

Указанная проблема освещается лишь в разрозненных журнальных публикациях. Представляется актуальным издание книги, в которой с единой точки зрения были бы изложены теория масштабного перехода, методы гидродинамического моделирования массообменных аппаратов и реакторов различного типа, способы устранения неравномерностей, возникающих вследствие плохого начального распределения потоков, из-за дефектов монтажа и конструкций, и, главное — из-за особенностей, присущих гидродинамике потоков в крупномасштабном аппарате…

Предисловие
А. М. Розен

Предисловие	9
Основные условные обозначения	11

Введение. Математическое и гидродинамическое моделирование как способ ускорения перехода от лабораторных исследований к промышленным технологическим процессам — А. М. Розен	13

1. Гидродинамическое моделирование	13
2. Математическое и гидродинамическое моделирование	16
3. Необходимые стадии исследования при разработке новых технологических
процессов	19

ЧАСТЬ 1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО
МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ И АППАРАТОВ ХИМИЧЕСКОЙ
ТЕХНОЛОГИИ	23

Глава I. Теория масштабного перехода. Масштабный эффект, его природа и
устранение методом гидродинамического моделирования — А. М. Розен	23

1. Масштабный эффект. Источники и типы неравномерностей	24
2. Теория масштабного эффекта для аппаратов с противоточным движением
фаз. Масштабный эффект как усиление продольного перемешивания	28
3. Масштабный эффект для тарелок с перекрёстным движением фаз	38
4. Основные положения метода гидродинамического моделирования	40
5. Гидродинамическое моделирование аппаратов различного типа	43
6. Эффективность, ограничения и надёжность метода гидродинамического
моделирования	63
Литература	66

Глава II. Расчёт эффективности массообменных аппаратов и реакторов по
данным гидродинамического моделирования. — А. М. Розен,
Е. И. Мартюшин	69

1. Основные гидродинамические модели структуры потоков	69
2. Методы экспериментального определения параметров гидродинамических
моделей	82
3. Расчёт технологических характеристик аппаратов с учётом структуры
потоков	90
4. Расчёт технологических характеристик массообменных аппаратов и
реакторов с двумя взаимодействующими фазами	92
Литература	99

Глава III. Расчёт и проектирование равномерного распределения потока в
технологических аппаратах — И. Е. Идельчик	101

1. Аппараты с фронтальным набеганием потока на проницаемые рабочие
поверхности	104
2. Аппараты с боковым или радиальным перетеканием потока через
проницаемые рабочие поверхности (слои)	116
3. Отвод потока из аппарата	118
Литература	119

ЧАСТЬ 2. ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ
БАРБОТАЖНЫХ ТАРЕЛЬЧАТЫХ АППАРАТОВ	120

Глава IV. Исследование и устранение неравномерности движения фаз на
ситчатых барботажных тарелках — В. П. Павлов, Е. И. Мартюшин	120

1. Характеристики неравномерности барботажного слоя и движения фаз на
тарелке	120
2. Конструктивные меры, способствующие уменьшению неравномерностей
движения фаз и повышению эффективности массопередачи	129
Литература	132

Глава V. Гидродинамика и массопередача на тарелках без переливных
устройств (с учётом их негоризонтальности) — Л. С. Позин,
Л. Н. Колтунова, В. Г. Чекменев	133

1. Общая характеристика тарелок	133
2. Расчет гидродинамических характеристик тарелок	135
3. Расчет массообмена	140
4. Влияние негоризонтальности тарелки на её эффективность	143
Литература	150

Глава VI. Разработка конструкции пакета провальных тарелок с
направленным вводом газа, круговым и радиальным движением жидкости
— А. М. Розен	152

1. Характеристика тарелок. Влияние диаметра на КПД	152
2. Гидродинамика тарелки с направленным движением жидкости	154
3. Гидродинамическое моделирование	160
Литература	165

Глава VII. Гидродинамика и расчёт клапанных тарелок — В. Г. Выборнов	166

1. Конструктивные особенности клапанных тарелок	166
2. Особенности гидродинамики клапанных тарелок и принципы построения
моделей структуры потоков	168
3. Моделирование структуры потоков на клапанных тарелках. Оценка
эффективности массопередачи с помощью двухпоточной модели	171
4. Влияние дефектов изготовления и монтажа на работу колонн с
клапанными тарелками	173
Литература	176

ЧАСТЬ 3. ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ
ПЛЁНОЧНЫХ МАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ ДЛЯ СИСТЕМ
ЖИДКОСТЬ — ГАЗ	176

Глава VIII. Гидродинамика и массопередача в насадочных колоннах —
А. М. Розен	176

1. Зависимость нагрузочных характеристик от поверхности контакта фаз	177
2. Масштабный переход Обеспечение эффективной работы промышленных
колонн	184
Литература	188

Глава IX. Структура потоков в орошаемых насадочных колоннах. Влияние
пристенного потока на масштабный эффект — М. Б. Кац, Т. Р. Терловская	190

Литература	200

Глава X. Масштабный переход и гидродинамическое моделирование колонн
с плоскопараллельной насадкой — В. М. Олевский, В. А. Ручинский,
В. А. Арутюнян	202

1. Гидродинамические характеристики процесса на плоскопараллельной
пакетной насадке	202
2. Особенности распределения жидкости и газа в промышленных аппаратах	207
3. Массоперенос и масштабный переход	212
Литература	214

ЧАСТЬ 4. ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
ЭКСТРАКЦИОННЫХ И СОРБЦИОННЫХ МАССООБМЕННЫХ
АППАРАТОВ	216

Глава XI. Гидродинамическое моделирование интенсифицированных
экстракционных колонн — А. М. Розен, Е. И. Мартюшин	216

1. Поэлементный подход к описанию процессов	217
2. Гидродинамические характеристики экстракторов	227
3. Гидродинамическое моделирование экстракторов	230
Литература	239

Глава XII. Гидродинамическое моделирование смесительно-отстойных
экстракторов с механическим перемешиванием фаз — С. В. Дильман	241
Литература	249

Глава XIII. Отработка конструкции противоточной сорбционной колонны
методом гидродинамического моделирования — А. М. Розен	250

1. Сорбционная колонна с движущимся плотным слоем сорбента	261
2. Устранение неравномерности движения потоков методом
гидродинамического моделирования	253
3. Характеристики продольного перемешивания	255
4. Об эффективности колонны	257
Литература	258

ЧАСТЬ 5. ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ХИМИЧЕСКИХ
РЕАКТОРОВ	259

Глава XIV. Гидродинамические неоднородности в реакторах с
неподвижными слоями катализатора и их устранение — М. Г. Слинько,
Е. В. Бадатов	259

1. Структура потоков в слое катализатора	260
2. Мелкомасштабные пространственные неоднородности; роль отрывных
течений	262
3. Экспериментальное исследование гидродинамических неоднородностей	262
4. Расчёт слоя инертного материала, необходимого для обеспечения
равномерности потоков в реакторе	268
Литература	270

Глава XV. Газораспределение и устранение неравномерности движения
потока в радиальных реакторах — В. В. Дильман, С. П. Сергеев, В. С. Генкин	271

1. Теоретический анализ газораспределения	272
2. Газораспределение в реакторе	276
3. Расчёт каталитического реактора	279
Литература	283

Глава XVI. Вопросы гидродинамического моделирования реакторов с
псевдоожиженным слоем — В. С. Шеплев	284

1. Реакторы со свободно кипящим слоем	285
2. Реакторы с организованным псевдоожиженным слоем	289
Литература	293

Глава XVII. Влияние масштабных факторов на структуру потоков и
продольное перемешивание в барботажных реакторах — М. Б. Кац	294

1. Структура потоков в барботажных реакторах	294
2. Продольное перемешивание в барботажных реакторах	299
3. Масштабный переход. Практические рекомендации для проектирования
промышленных реакторов	312
Литература	314

Предметный указатель	317

Книги на ту же тему

Гидродинамика и массообмен в дисперсионных системах жидкость — твёрдое тело, Протодьяконов И. О., Люблинская И. Е., Рыжков А. Е., 1987
Устойчивость химических реакторов, Перлмуттер Д., 1976
Методы интенсификации и моделирования тепломассообменных процессов. Учебно-справочное пособие, Лаптев А. Г., Николаев Н. А., Башаров М. М., 2011
Моделирование теплоэнергетического оборудования, Кутателадзе С. C., Ляховский Д. Н., Пермяков В. А., 1966
Структурное моделирование в CALS-технологиях, Павлов В. В., 2006
Математические методы в химической технике. — 6-е изд., испр., Батунер Л. М., Позин М. Е., 1971

elapsed time 0.026 sec

/Наука и Техника/Химия

ОГЛАВЛЕНИЕ

Книги на ту же тему