Improving the efficiency of adsorption filters with a short diffuser by improving their flow part

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The study examines short-diffuser adsorption filters designed to remove pollutants from vapor-gas mixtures. The design process of the flow path of such filters is considered, which includes the stages of determining the parameters of the adsorbent layer, modeling gas-dynamic processes using numerical methods in the ANSYS CFX program and analyzing the results. The numerical studies cover various options for backfilling the adsorbent, including layer profiling and the use of adsorbent with different porosity, which allows us to assess the impact of these factors on the aerodynamic resistance and overall efficiency of the filter. A design algorithm is also proposed that ensures optimal compliance between the adsorbent layer thickness and the local flow velocity, which helps to increase the protective action time of the filter and improve the quality of cleaning.

About the authors

Anastasia S. Korneeva

Omsk State Technical University

Author for correspondence.
Email: n.skazhutina.699@gmail.com
SPIN-code: 9506-8607

Assistant of Refrigeration and Compressor Equipment and Technology Department

Russian Federation, Omsk, Mira Ave., 11, 644050

Nikolay Y. Filkin

Omsk State Technical University

Email: finick@inbox.ru
SPIN-code: 2384-3430

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of Refrigeration and Compressor Equipment and Technology Department

Russian Federation, Omsk, Mira Ave., 11, 644050

References

  1. Nitchenko K. A., Sharapov A. I. Issledovaniye protekaniya protsessa adsorbtsii pri ispol’zovanii tekhnologicheskikh adsorbentov [Study of the adsorption process using technological adsorbents] // Budushcheye nauki – 2019. The Future of Science – 2019. Kursk, 2019. P. 230–233. (In Russ.).
  2. Yagodovskiy V. D. Adsorbtsiya [Adsorption]. Moscow, 2015. 219 p. ISBN 978-5-93208-675-9. (In Russ.).
  3. Fil’kin N. Yu., Zhukova E. A., Khusainov S. A. [et al.] Chislennyy analiz povysheniya gazodinamicheskoy effektivnosti gazovogo fil’tra s korotkim diffuzorom profilirovaniyem ego protochnoy chasti [Numerical analysis of increasing the gas-dynamic efficiency of a gas filter with a short diffuser by profiling its flow part] // Tekhnika i tekhnologiya neftekhimicheskogo i neftegazovogo proizvodstva. Engineering and Technology of Petrochemical and Oil and Gas Production. Omsk, 2019. P. 66–67. (In Russ.).
  4. Pronin V. A., Mamchenko V. O., Dolgovskaya O. V., Tsvetkov V. A. Ochistka i dezodoratsiya gazovozdushnykh vybrosov [Cleaning and deodorization of gas-air emissions]. Saint Petersburg, 2022. 156 p. ISBN 978-5-7577-0668-9. (In Russ.).
  5. Titova L. M., Naurzgaliyeva D. Z. Sovershenstvovaniye konstruktsii nasadochnykh apparatov za schet ravnomernogo raspredeleniya gazovogo potoka [Improving the design of devices with random packing due to the uniform distribution of the gas flow] // Neftegazovyye tekhnologii i ekologicheskaya bezopasnost’. Oil and Gas Technologies and Environmental Safety. 2023. No. 4. P. 54–61. doi: 10.24143/1812-9498-2023-4-54-61. EDN: LYHWCR. (In Russ.).
  6. Fil’kin N. Yu., Yusha V. Increasing the efficiency of the gas filter with a short diffuser by profiling its flow part // AIP Conference Proceedings. 2019. Vol. 2141 (1). P. 030062. doi: 10.1063/1.5122112. (In Engl.).
  7. Korneyeva A. S., Fil’kin N. Yu. Metodika chislennogo rascheta protochnoy chasti adsorbtsionnogo fil’tra s korotkim diffuzorom [Methodology for numerical calculation of the flow part of an adsorption filter with a short diffuser] // Tekhnika i tekhnologiya neftekhimicheskogo i neftegazovogo proizvodstva Engineering and Technology of Petrochemical and Oil and Gas Production. Omsk, 2024. P. 44–45. (In Russ.).
  8. Khafizov I. M., Gafarov R. Z., Zhirnov B. S. Optimizatsiya protsessa zagruzki i regeneratsii adsorbenta [Optimization of process of loading and regeneration of adsorbent] // Fundamental’nyye issledovaniya. Fundamental Research. 2017. No. 10-1. P. 56–61. EDN: WZDAAR. (In Russ.).
  9. Fayzullina L. T., Tumanova E. Yu. Primeneniye tekhnologii plotnoy ukladki adsorbenta v kolonnu dlya povysheniya effektivnosti ego ispol’zovaniya [The use of technology for adsorbent stacking into the column for increasing its use efficiency] // Neftegazovoye delo. Petroleum Engineering. 2018. No. 1. P. 23–31. doi: 10.17122/ngdelo-2018-1-23-31. (In Russ.).
  10. Aerov M. E., Todes O. M., Narinskiy D. A. Apparaty so statsionarnym zernistym sloyem: gidravlicheskiye i teplovyye osnovy raboty [Stationary granular layer devices: hydraulic and thermal principles of operation]. Leningrad, 1979. 176 p. (In Russ.).
  11. Kel’tsev N. V. Osnovy adsorbtsionnoy tekhniki [Fundamentals of adsorption technology]. Moscow, 1984. 512 p. (In Russ.).
  12. Pushnov A., Baltrenas P., Kagan A., Zagorskis A. Aerodinamika vozdukhoochistnykh ustroystv s zernistym sloyem [Aerodynamics of air cleaning devices with a granular layer]. Vilnius, 2010. 346 p. ISBN 978-9955-28-643-1. (In Russ.).
  13. Dvoretskiy S. I., Dvoretskiy D. S., Akulinin E. I., Golubyatnikov O. O. Modelirovaniye i optimizatsiya tsiklicheskikh adsorbtsionnykh protsessov dlya razdeleniya i ochistki gazovykh smesey [Modeling and optimization of cyclic adsorption processes for separation and purification of gas mixtures]. Tambov, 2021. 212 p. ISBN 978-5-8265-2417-6. (In Russ.).
  14. Filippov G. A., Melamed L. E., Tropkina A. I. Metodika matematicheskogo modelirovaniya i analiz gidrodinamiki sistem, soderzhashchikh zasypki i perforirovannyye peregorodki, na osnove vychislitel’nogo kompleksa ANSYS [Methodology of mathematic simulation and analysis of hydro-dynamics for systems containing pebble beds and perforate walls, on the basis of CAE system ANSYS] // Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Problemy energetiki. Proceedings of the Higher Educational Institutions. Energy SectoR Problems. 2005. No. 11-12. P. 64–79. EDN: KJUSAR. (In Russ.).
  15. Fayzullina L. T., Tumanova E. Yu. Chislennoye modelirovaniye gidrodinamiki potoka v sloye adsorbenta [Numerical modeling of hydrodynamic flow in an adsorbent layer] // Aktual’nyye problemy nauki i tekhniki. Actual Problems of Science and Technology. Ufa, 2017. Vol. 2. P. 33–35. EDN: YTBHCB. (In Russ.).
  16. Dvoretskiy S. I., Dvoretskiy D. S., Akulinin E. I., Golubyatnikov O. O. Modelirovaniye i optimizatsiya tsiklicheskikh adsorbtsionnykh protsessov dlya razdeleniya i ochistki gazovykh smesey [Modeling and optimization of cyclic adsorption processes for separation and purification of gas mixtures]. Tambov, 2021. 212 p. ISBN 978-5-8265-2417-6. (In Russ.).
  17. ANSYS Workbench User’s Guide. Release 12.1 / ANSYS, Inc. URL: https://www.fluid.tuwien.ac.at/322057?action=AttachFile&do=get&target=fluug.pdf (accessed: 01.04.2024). (In Engl.).
  18. Xu P., Wen J., Zhao X. [et al.]. Study on adsorption characteristics optimization of vertical radial flow adsorber // Asia-Pacific Journal of Chemical Engineering. 2022. Vol. 17 (2). doi: 10.1002/apj.2755. (In Russ.).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

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».