Розділ 2
Опис експериментальних стендів,
конструкцій тарілок і методик дослідження
2.1. Конструктивне оформлення експериментальних стендів
При розробці процесів і апаратів хімічної технології необхідними стадіями
проектування є побудова початкової моделі, розробка і перевірка прийнятих
рішень на дослідницькій або напівпромисловій установці.
Відомо [62], що однією з основних проблем при моделюванні і проектуванні
масообмінних апаратів є проблема масштабного переходу, яка полягає в зниженні
ефективності масообмінного устаткування зі збільшенням його розмірів.
Масштабний ефект має складну природу й обумовлений, головним чином, збільшенням
нерівномірності розподілу фаз на промисловому контактному пристрої, у
порівнянні з лабораторним макетом.
2.1.1. Стенд для проведення досліджень гідродинаміки і десорбції СО2
Гідродинамічні дослідження й експерименти по десорбції СО2 з води в потік
повітря проводилися на експериментальній установці, що складалася з “холодного”
стенду перетином 260х400 мм, системи підготовки, подачі робочих середовищ і
вимірювання їх кількості (повітря, води, водного розчину вуглекислого газу).
Експериментальний стенд, який оснащено інформаційною системою, дозволяє
систематизувати експериментальні дані по гідродинаміці й масообміну.
„Холодний” стенд являв собою апарат прямокутної форми, розміри якого складали:
висота 1500 мм, довжина 400 мм, ширина 260 мм.
Рис. 2.1. Апарат для проведення експериментів з гідродинаміки і масообміну
На рис. 2.1 представлена конструктивна схема колони, на якій проводили
дослідження з гідродинаміки й абсорбції вуглекислого газу з повітря. Колона
мала дві стінки, що виготовлені з органічного скла, розподільний пристрій для
подачі повітря в колону. Усередині колони встановлювали три тарілки, розміром
260х400 мм, виготовлені з листового металу товщиною 2 мм. Конструкція колони
дозволяла встановлювати тарілки на відстані 200 і 300 мм одна від одної.
Переливні пристрої складали не менше 12 % робочого простору колони. Тарілка
мала різні модифікації клапанних вузлів. Наприкінці тарілки встановлювалася
зливна перегородка, висоту якої можна було змінювати.
З метою підвищення ефективності та якості наукових досліджень, лабораторний
експериментальний стенд було автоматизовано і підключено до ПЕОМ з
використанням аналого-цифрового і цифро-аналогового перетворювачів (модулів АЦП
і ЦАП).
Експериментальний стенд було оснащено низкою датчиків для одержання інформації
щодо протікання експерименту, а також необхідними перетворювачами для одержання
аналогових вихідних сигналів у вигляді вольтової характеристики 0-10 В. Для
забезпечення двостороннього зв'язку лабораторного стенду з комп'ютером,
останній додатково оснащувався вбудованими модулем АЦП і модулем ЦАП з
гальванічною розв'язкою. В якості модуля АЦП використовувалася плата ISO–AD32H.
У якості ЦАП – ISO–DA8.
Отримані цифрові сигнали оброблялися на ПЕОМ за допомогою програмного пакета
LabVIEW 5.0. Даний програмний пакет призначено для роботи із системами
вимірювання, контролю, діагностики і керування. LabVIEW забезпечує збір і
обробку сигналів у реальному часі (у системі Windows NT) і забезпечує надання
даних у найбільш зручному для дослідника вигляді, за допомогою так званого
“Віртуального Приладу”. Програмне забезпечення дає можливість створювати
індикаторні панелі і панелі керування. Пакет LabVIEW має широкі можливості
аналізу сигналів, включаючи статистичний, регресійний, спектральний і інший
види аналізу.
Експериментальна установка по вивченню гідродинаміки і десорбції вуглекислого
газу з води представлена на рис. 2.2.
Подача повітря на установку проводилася відцентровим вентилятором 5 (ВВД-9).
Витрати повітря вимірювалися за допомогою діафрагми диференціального манометру
ДСЕР М (0-5 мА).
Регулювання проводилося шляхом зміни степеня відкриття засувки 7, що
встановлена на лінії подачі повітря.
Вода на установку подавалася з водопровідної мережі. Для вимірювання витрати
води використовувався ротаметр РС-5. Регулювання проводили за допомогою заслону
8.
Перепад тиску на досліджуваних тарілках реєструвався диференціальним
напороміром ДСЕН-МІ (0-5 мА), а висоту статичного стовпа рідини вимірювали за
шкалою, нанесеною на стінці стенду, що виконана з органічного скла.
Для насичення води вуглекислим газом використовували насадний абсорбційний
стовпчик 2, діаметром 120 мм і висотою 4 м, заповнений кільцями Рашига розміром
25х25х3 мм. У нижню частину колони 2 подавалися вуглекислий газ з балону 3 і
вода з водопровідної мережі. Водний розчин вуглекислоти збирався в ємності 4,
звідки, через ротаметр РС-5, подавався на стенд.
Провал рідини на тарілках визначали за допомогою мірного циліндру. Мірний
циліндр з'єднувався шлангом з патрубком 4, врізаним у зливну кишеню середньої
тарілки колони.
З колони 1, через патрубок 4, рідина самопливом потрапляла в мірний циліндр.
Відносний провал рідини визначали, як відношення об'ємної витрати рідини, що
надходить у мірний циліндр, до об'ємної витрати рідини, яка подається на
тарілку.
На середній (досліджуваній) тарілці знаходився пристрій 3 для подачі
індикаторної речовини в рідину при вході її на тарілку. Пристрій являє собою
перфоровану трубку, довжина якої дорівнює ширині тарілки. Індикаторна речовина
подавалася в трубку з двох її кінців. Пристрій застосовували при дослідженні
міжтарілчастого винесення для насичення рідини, що надходить на тарілку,
барвником до визначеної концентрації. Пастки 2 являли собою коритця, за
допомогою яких визначену кількість рідини наприкінці тарілки виводили назовні.
З метою визначення концентрації індикаторної речовини в
- Київ+380960830922