Математическое моделирование работы абсорбера при поглощении CO2 в системах регенерации воздуха

Обложка

Холодильная техника № 3/2020

Фирмы-партнеры

Содержание

Д-­р техн. наук В.А. ПРОНИН, maior.pronin@mail.ru; д­-р техн. наук А.В. ЦЫГАНКОВ, pallada­ltd@infopro.spb.su; О.В. ДОЛГОВСКАЯ, ovdolgovskaia@itmo.ru

Университет ИТМО, С.­Петербург

Рассмотрена математическая модель противоточного ламинарного движения жидкости и газа в абсорбере с упорядоченной (послойной) укладкой насадочных тел. Каждый слой насадки представлен в виде эквивалентного (условного) канала, размеры которого определяются удельной поверхностью и долей свободного объема насадочных тел. Сформулирована оптимизационная задача, позволяющая на начальном этапе проектирования определить основные параметры абсорбера, обеспечивающие проектную эффективность поглощения CO2 с учетом заданных конструктивных и технологических условий. Предложено рассматривать гидродинамические процессы в насадочных слоях с учетом величины скорости потоков на границе раздела фаз.

Ключевые слова: абсорбер, поглощение диоксида углерода, насадочные тела, математическая модель.

Mathematical simulation of an absorber operation at CO2 absorption in the air regeneration systems

Dr.Sc. V.A. Pronin, Dr.Sc. A.V. Tsygankov, O.V. Dolgovskaya

ITMO University

The paper considers the mathematical model of the counterflow laminar motion of liquid and gas in an absorber with the ordered (layerwise) packing of packed bodies. Every bed of the packing is presented in the form of an equivalent (conditional) channel, the dimensions of which are defined by the specific surface and the portion of the free volume of packed bodies. An optimization problem is formulated that allows, at the initial stage of design, determining the main parameters of the absorber providing the design efficiency of CO2 absorption, taking into account the given design and technological conditions. It is offered to examine the hydrodynamic processes in the packed beds, having respect to the value of the flow velocity at the phase boundary.

Keywords: absorber, carbon dioxide absorption, packed bodies, mathematical model.

Список литературы

1. Каган А.М., Чиж К.В. и др. Аэродинамика миникольцевых насадок // Энергосбережение и водоподготовка. 2010. № 6, С. 42–45.

2. Лаптев А.Г., Башаров М.М., Рунов Д.М. Определение коэффициентов теплоотдачи в каналах с элементами интенсификации // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2015. № 3–3. С. 311–315.

3. Лаптева Е.А., Лаптев А.Г. Определение коэффициентов тепло­ и массоотдачи от частиц на основе развития гидродинамической аналогии // Фундаментальные и прикладные исследования в современном мире. 2016. № 14–1. С. 61–66.

4. Пронин В.А., Долговская О.В., Татаренко Ю.В., Гармалыга Ю. Исследование насадок орошаемого скруббера в системах регенерации воздуха при поглощении CO2 // Вестник Международной академии холода. 2019. № 2. С. 43–48.

5. Рамм В.М. Абсорбция газов. – М.: Химия, 1976. – 656 с.

6. Романков П.Г., Фролов В.Ф., Флисюк О.М. Массообменные процессы химической технологии. – М.: Химиздат, 2011. – 448 с.

7. Тарг С.М. Основные задачи теории ламинарных течений. –М.: ГИТТЛ. – 420 с.

8. Фарахов М., Лаптев А. Метод эквивалентного канала в моделировании массопереноса в хаотичных насадочных слоях // Фундаментальные исследования. 2014. № 9. С. 2148–2152.

9. Цыганков А.В., Пронин В.А., Шпилин Д.И., Алешин А.Е. Гидродинамический расчет орошаемой колонны с пористыми насадочными телами // Вестник Международной академии холода. 2014. № 2. С. 34–36.

References

1. Kagan A.M., Chizh K.V. et al. Aerodynamics of mini­annular nozzles// Energy saving and water preparation. 2010. № 6, P. 42–45.

2. Laptev A.G., Basharov M.M., Runov D.M. Determination of heat transfer coefficients in channels with elements of intensification//International journal of applied and fundamental researches. 2015. № 3–3. P. 311–315.

3. Lapteva E.A., Laptev A.G. Determination of the coefficients of heat and mass transfer from particles based on the development of the hydrodynamic analogy//Fundamental and applied researches in the modern world. 2016. № 14–1. P. 61–66.

4. Pronin V.A., Dolgovskaya O.V., Tatarenko Yu. V., Garmalyga Yu. Study of nozzles of a spray­type scrubber in the systems of air regeneration at CO2 absorption//Vestnik of International Academy of Refrigeration.  2019. № 2. P. 43–48.

5. Ramm V.M. Gas absorption. – M.: Chemistry, 1976. – 656 p.

6. Romankov P.G., Frolov V.F., Flisyuk O.M. Mass exchange processes in chemical technology. –M.: Khimizdat, 2011. – 448 p.

7. Targ S.M. Main problems of the theory of laminar flows. – M.: GITTIL. – 420 p.

8. Farakhov M., Laptev A. Method of an equivalent channel in simulation of the mass transfer in chaotic packed beds// Fundamental researches. 2014. № 9. P. 2148–2152

9. Tsygankov A.V., Pronin V.A., Shpilin D.I., Aleshin A.E. Hydrodynamic calculation of an irrigated column with porous packed bodies// Vestnik of International Academy of Refrigeration. 2014. № 2. P. 34–36.