Mathematical Model of Gas Cooling in Scrubbers under Different Conditions of Interaction with Liquid on Plates

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Stationary processes of heat and moisture transfer at condensation cooling of gases by liquid phase on plates of various designs in scrubber-coolers are considered. The process efficiencies, heat balance equations and the number of transfer units in the gas phase are written down. To calculate the thermal efficiency of gas cooling, the known expressions from the theory of mass transfer taking into account the hydrodynamic structure of flows, as well as the criterion expression for the Sherwood number are used. Examples of calculations and graphical dependences of thermal efficiency on gas velocity for failure, valve, jet and other plates at air cooling with water are given. A one-dimensional differential equation of heat transfer is presented, the solution of which makes it possible to take into account the inhomogeneity of the gas phase velocity profile and the liquid level gradient along the length of the plate and to calculate efficiency of the process. Calculated dependences of the temperature field and thermal efficiency on sieve and valve plates are given. It is shown that the non-uniform gas velocity profile caused by the liquid level gradient reduces the thermal efficiency.

About the authors

A. G Laptev

FGBOU VO "KSEU"

Email: tvt_kgeu@mail.ru
Kazan, Russia

R. N Khamidullin

FGBOU VO "KNITU (KHTI)"

Email: tvt_kgeu@mail.ru
Kazan, Russia

K. T Farakhov

FGBOU VO "St. Petersburg Mining University"

Author for correspondence.
Email: tvt_kgeu@mail.ru
St. Petersburg, Russia

References

  1. Молоканова Л.С., Шабитова И.В., Колоскова В.В. Современные конструкции массообменных тарелок // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2018. № 9. С.9.
  2. Yoinov N.A., Frolov A.S., Bogatkova A.V., Zemtsov D.A., Zhukova O.P. Hydrodynamics and mass transfer at the vortex stage and during bubbling // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2019. Т. 53. № 6. С. 972.
  3. Беренгартен М.Г., Пушнов А.В. Совершенствование насадочных контактных устройств массообменных аппаратов // Промышленные процессы и технологии. 2023. Т. 3. № 2(9). С. 51.
  4. Билявский М.Ю., Колмогоров Г.Ю., Зайка А.И. и др. Определение гидравлического сопротивления и эффективности массообменных тарелок // Нефтепереработка и нефтехимия. 2014. № 1. С. 42.
  5. Хайбулов Р.А. Исследование гидродинамических характеристик контактного устройства массообменного аппарата с направленным вводом газа // Вестник Астраханского Государственного Технического Университета. 2004. № 1 (20). С. 231.
  6. Karimov I.T., Qo’chgarov B.U. Resistance coefficients of the apparatus with cone mesh wet cleaning of dust gases // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2023. № 1(106). С. 8.
  7. Широков В.А., Орлова М.Н. Методика расчета эффективности использования теплоты продуктов сгорания природного газа в контактных теплообменниках // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2023. № 1 (310). С. 50.
  8. Павлов Н.И. Расчет тепломассообмена между газом и свободной жидкостной пленкой в контактном теплообменнике // Теплоэнергетика. 2008. № 3. С. 18.
  9. Щеслаев В.В. Классификация колонных аппаратов. Интенсификация процессов тепло-и массообмена при проведении процессов ректификации // Химическая промышленность. 2005. Т. 82. № 8. С. 389.
  10. Войнов Н.А., Фролов А.С., Богаткова А.В., Жукова О.П. Интенсификация массообмена в газожидкостном аппарате с мешалкой // Теоретические основы химической технологии. 2024. Т. 58. № 2. С. 222.
  11. Алешин В.И., Рубан В.С., Сазенко В.М. Ресурсообразование способы охлаждения сжимаемого газа // Известия вузов. Пищевая технология. 2020. № 1 (373). С. 73.
  12. Бахронов Х.Ш., Гашева С.У. Ход развития аппаратов для очистки газов от пыли // Journal of Advances in Engineering Technology. 2022. V. 2(6). 20. P. 33.
  13. Орлов А.О., Чернушевич Е.Э., Максимович С.С., Ленина С.Н. Очистка дымовых газов от оксида азота и угольной пыли // Современные достижения научно-технического прогресса. 2023. № 2 (7). С. 14.
  14. Масабников М.В., Козлов Д.А. Бумаков Д.М., Рязанцев А.В. Методы очистки от угольной пыли уходящих газов на ТЭЦ // Тенденция развития науки и образования. 2021. № 73-3. С. 104.
  15. Карев А.Н., Тюрин М.П. Эффективность использования аппаратов мокрой очистки выбросных газов в промышленности // Современная наука: Актуальные проблемы теории и практики: Серия Естественные и технические науки. 2021. № 9. С. 19.
  16. Берецкий М.Г., Кзин Ю.В. Экспериментальное изучение структуры потоков в тарельчатое-насадочных колонных экстракторах колонных экстракторах // Вестник ВГУИТ. 2022. Т. 84. № 2. С. 228.
  17. Андреев М.В., Бальсусов А.В. Математическое моделирование массообмена в секционированном насадочном аппарате при больших нагрузках по газу и жидкости // Вестник Антарского государственного технического университета. 2016. № 10. С. 77.
  18. Голованинова А.Б., Прохоренко Н.А., Мерецов Н.А. Моделирование структуры потока в насадочных и тарельчатых ректификационных колоннах. Волгоград: Волга ГТУ, 2020.
  19. Лаптев А.Г., Башаров М.М., Лаптева Е.А. Математические модели и методы расчетов тепломассообменных и сепарационных процессов в двухфазных средах. Казань: КГЭУ; Старый Оскол: ТНТ, 2021.
  20. Laptev A.G., Lapteva E.A. Model of gas purification from the fine-dispersed phase in the bubbling layer based on the concept of active input section // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2015. T. 49. № 2. С. 157.
  21. Аронов И.З. Контактный нагрев воды продуктами сгорания природного газа. Л.: Недра, 1990.
  22. Александров И.А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. Методы расчета и основы конструирования . М.: Химия, 1971.
  23. Дьяконов С.Г., Елизаров В.И., Лаптев А.Г. Модель массоотдачи в барботажном слое контактного устройства на основе концепции активного (входного) участка // Теоретические основы химической технологии, 1991. Т. 25. № 6. С. 783.
  24. Лаптев А.Г. Модели пограничного слоя и расчет тепломассообменных процессов. Казань: Изд-во Казанск. ун-та, 2007.
  25. Холпанов Л.П., Шкалов В.Я. Гидродинамика и тепломассообмен с поверхностью раздела. М.: Наука, 1990.
  26. Долгова А.Н., Лаптева Е.А. Определение эффективности массообменных тарелок колонных аппаратов с учетом неравномерности распределения фаз // Электронный научный журнал Нефтегазовое дело. 2013. № 6. С. 283.
  27. Масштабный переход в химической технологии: разработка промышленных аппаратов методом гидродинамического моделирования / Под ред. Розена А.М.: Химия, 1980.
  28. Лаптев А.Г., Башаров М.М., Лаптева Е.А., Фарахов Т.М. Модели и эффективность процессов межфазного переноса. Часть 2. Тепломассообменные процессы. // Под ред. Лаптева А.Г. Казань: Центр инновационных технологий, 2020.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».