Массообмен

ПРЕЗЕНТАЦИЯ ПВН (ПАКЕТНО-ВИХРЕВАЯ НАСАДКА)
Скачать PDF: ПВН

   Современное химическое машиностроение ориентируется на создание компактных и высокоэффективных по сырью и потребляемой энергии установок, простых и надежных в эксплуатации. Современное контактное оборудование должно обладать низким гидравлическим сопротивлением, чтобы обеспечивать высокую скорость потоков, и быть максимально эффективным в плане проведения целевого процесса.

   В пищевой и химической промышленности и в технологии очистки газообразных и жидких систем широко распространены и имеют важное значение процессы массопередачи, характеризуемые переходом одного и нескольких веществ из одной фазы в другую в гетерогенных и гомогенных системах.

   В промышленности применяются в основном следующие процессы массопередачи между газовой (паровой) и жидкой, между газовой и твердой, между твердой и жидкой, а также между двумя жидкими фазами: абсорбция, экстракция, ректификация, адсорбция, сушка, кристаллизация. Эффективность протекания процессов напрямую зависит от конструкции применяемых устройств.

   Подобно теплопередаче массопередача представляет собой сложный процесс, включающий перенос вещества (массы) в пределах одной фазы, перенос через поверхность раздела фаз и его перенос в пределах другой фазы.

   Распределяемое вещество внутри каждой фазы переносится путем молекулярной диффузии.

  Для диффузионных процессов принимают, что количество переносимого вещества пропорционально поверхности раздела фаз и движущей силе (разности концентраций распределяемого компонента).

  Современным этапом развития контактных устройств является создание организованных пакетных насадок, характеризующихся развитой межфазной поверхностью контакта фаз, более высокой скоростью движения газообразной фазы и более устойчивым противоточным режимом работы, по сравнению с другими видами насадок. Однако, существование организованных каналов противоточного движения определяет значительное гидравлическое сопротивление слоя и накладывает ограничения на скорость потоков.

  Предлагаемая пакетно-вихревая насадка ПВН устроена по принципу улья, чьи ячейки образованы отдельными лепестками сложной формы так, что обеспечивается турбулентный газовый поток уже при минимальных потоках газа.

  Создаваемый вихрь непрерывно генерирует огромное количество микрокапель жидкости и, тем самым, увеличивается площадь контакта фаз. Однако, в силу турбулентных завихрений и сложной формы ячейки, капли жидкости не покидают ячейки, а эффективно улавливаются на выходе из них. Парадоксально, но конструкция обладает как высокой диспергирующей, так и сепарирующей способностью относительно жидкой фазы.

  Ячейки объединяются в кольцевую цилиндрическую структуру. В создаваемом слое отсутствуют предопределенные каналы движения жидкости и газа, что усиливает процессы обмена. Кроме того, доля свободного сечения достигает 95-97 %, и поэтому ПВН обладает высокой пропускной способностью по жидким и газовым фазам, низким гидравлическим сопротивлением.

  Конструкция ячеек также позволяет равномерно перераспределять жидкие и газообразные потоки по всему сечению аппарата, даже если потоки поступают только из единичных входов. В результате обеспечивается высокое и стабильное значение коэффициента тепло- и массообмена.

  Все вместе, при одинаковом числе единиц переноса, приводит к меньшей требуемой высоте насадки (для ректификации высота теоретической тарелки уменьшается в 3-5 раз).