В данной статье описана разработанная конструкция колпачковой тарелки, в которой колпачок выполнен с помощью конической пружины, что позволяет под действием восходящего потока газа и нисходящего потока жидкости приводить в колебательный динамический режим. Это, в свою очередь, позволяет интенсифицировать процесс массопереноса, а значит и повышает производительность. Приведено математическое моделирование расчета упругости и частоты колебаний конической пружины. Показано, как резонансные частоты заставляют колпачок колебаться с высокой амплитудой, что интенсифицирует тепломассообменные процессы между жидкостью и газами (паром), и таким образом увеличивают производительность. Кроме того, раскачивание колпачков на конической пружине под действием выходящих из прорезей колпачков паровой (газовой) фазы также способствует разрушению пограничного слоя и увеличивает скорость тепло- и массопереноса, что дополнительно способствует росту производительности. Приводится пример расчета вышеназванных параметров и моделирования по типовым и комбинированным моделям: ячеечной, однопараметрической диффузионной и с последовательным соединением зон вытеснения и смешения. Разработанная конструкция может найти применение в химической, нефтехимической, газовой, пищевой, фармацевтической, энергетической и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах разделения растворов и газов в процессах ректификации, абсорбции, экстракции и промывки газов.
The developed design of a bubble cap tray is described, in which the cap is made with the help of a conical spring, which will allow, under the action of an ascending gas flow and a descending liquid flow, to bring it into an oscillatory dynamic mode. This will allow to intensify the process of mass transfer, and therefore will increase productivity. Mathematical modeling of calculation of elasticity and vibration frequency of a conical spring is presented. It is shown that resonant frequencies cause the cap to vibrate with a high amplitude, which intensifies heat and mass transfer processes between liquid and gases (steam), and increases productivity. In addition, the rocking of the caps on the conical spring under the action of the caps of the vapor (gas) phase emerging from the slots also contributes to the destruction of the boundary layer and increases the rate of heat and mass transfer, which additionally contributes to an increase in productivity. An example of the calculation of the above parameters and modeling according to standard and combined models is given: cell, one-parameter diffusion and with a series connection of zones of displacement and mixing. The developed design can be used in the chemical, petrochemical, gas, food, pharmaceutical, energy and other industries, as well as in the ecological processes of separation of solutions and gases in the processes of rectification, absorption, extraction and washing of gases.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.