ВВЕДЕНИЕ ........................................................ 7
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ........................................... 11
Часть 1. АППАРАТЫ ПО ОЧИСТКЕ ВОЗДУХА ........................... 15
1.1 Адсорберы ................................................. 15
1.2 Каталитические аппараты ................................... 22
1.3 Комбинированные сорбционно-каталитические аппараты ........ 28
1.4 Биофильтры ................................................ 28
Часть 2. ЗЕРНИСТЫЙ СЛОЙ. ВИДЫ И ОСНОВНЫЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗЕРНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ ................... 41
2.1 Общие сведения о зернистом слое. Виды, классификация,
характеристики ............................................ 41
2.2 Зернистые материалы для осуществления процессов
адсорбции ................................................. 46
2.3 Зернистые материалы для осуществления процессов
катализа .................................................. 50
2.3.1 Насыпные зернистые материалы ....................... 50
2.3.2 Конструкции регулярных сотовых и пластинчатых
катализаторов ...................................... 52
2.4 Зернистые загрузки, применяемые для биологической
очистки воздуха, и их свойства ............................ 56
2.5 Конструкционные решения биофильтров с зернистой
загрузкой с целью снижения аэродинамического
сопротивления установок ................................... 71
Часть 3. СТРУКТУРА ЗЕРНИСТОГО СЛОЯ ............................. 82
3.1 Анализ литературных данных. Классификация способов
измерения порозности зернистого слоя ...................... 82
3.2 Методика измерения распределения порозности в поперечном
сечении цилиндрических аппаратов с зернистым слоем ........ 87
3.3 Результаты измерения радиального распределения
порозности в аппаратах с зернами шаровой формы ............ 89
3.4 Расчет средней порозности зернистого слоя ................. 90
Часть 4. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ В АППАРАТАХ С
ЗЕРНИСТЫМ СЛОЕМ ....................................... 94
4.1 Анализ литературных данных о влиянии различных факторов
на газораспределение в аппаратах с зернистым слоем ........ 94
4.2 Анализ и классификация известных методов измерения поля
скоростей в аппаратах с зернистым слоем .................. 102
4.3 Описание аэродинамического стенда ........................ 107
4.4 Методика измерения распределения поля скоростей
в поперечном сечении аппаратов с зернистым слоем ......... 111
4.4.1 Обоснование правомерности измерения профиля
скорости на выходе газового потока из зернистого
слоя .............................................. 112
4.4.2 Выбор оптимального расстояния датчика скорости
от зернистого слоя ................................ 115
4.4.3 Измеряемые параметры и методика обработки
результатов опытов по изучению аэродинамики
аппаратов с зернистым слоем ....................... 119
4.5 Влияние основных параметров на газораспределение в
цилиндрических аппаратах с зернистым слоем по
результатам наших опытов ................................. 125
4.5.1 Влияние высоты зернистого слоя на
газораспределение ................................. 126
4.5.2 Влияние скорости газового потока на
газораспределение в зернистом слое ................ 128
4.5.3 Влияние геометрических размеров аппарата, зерен
и формы частиц на газораспределение в зернистом
слое .............................................. 134
4.6 Общие гидродинамические характеристики газового потока
в зернистом слое ......................................... 141
4.6.1 Интенсивность турбулентности потока в аппаратах
с зернистым слоем ................................. 141
4.6.2 Вектор скорости газового потока в аппаратах
с зернистым слоем ................................. 142
4.7 Особенности газораспределения в высокопористых
ячеистых материалах ...................................... 150
4.8 Обобщение опытных данных по распределению газового
потока в аппаратах с зернистым слоем ..................... 156
4.9 Исследование эффективности очистки биофильтрами с
зернистой загрузкой органического и неорганического
происхождения ............................................ 158
4.9.1 Методика исследования эффективности очистки
биофильтрами разных конструкций ................... 159
4.9.2 Результаты и анализ исследования эффективности
очистки биофильтрами с загрузками органического
и неорганического происхождения ................... 166
4.10 Исследование долговечности биофильтра с зернистой
загрузкой разного происхождения .......................... 174
4.10.1 Методика исследования долговечности биофильтра
с зернистой загрузкой разного происхождения ....... 175
4.10.2 Результаты и анализ исследования долговечности
биофильтра с зернистой загрузкой разного
происхождения ..................................... 178
Часть 5. АЭРОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ АППАРАТОВ С
НЕПОДВИЖНЫМ ЗЕРНИСТЫМ СЛОЕМ .......................... 184
5.1 Проблема масштабирования промышленных аппаратов с
зернистым слоем .......................................... 184
5.2 Структурная модель контактных и адсорбционных аппаратов
с зернистым слоем ........................................ 185
5.2.1 Анализ известных гидродинамических моделей
зернистого слоя ................................... 185
5.2.2 Концепция структурной модели ...................... 188
5.2.3 Физические предпосылки модели. Взаимосвязь
радиального распределения порозности и удельного
расхода газового потока в аппаратах с зернистым
слоем ............................................. 190
5.2.4 Вывод соотношений для расчета удельного расхода
газового потока в пристенной и центральной
областях аппаратов с зернистым слоем .............. 197
5.2.5 Соотношения для расчета величины порозности в
пристенной и центральной областях аппаратов с
зернистым слоем ................................... 201
5.2.6 Проверка адекватности структурной модели .......... 202
5.3 Влияние неоднородности порозности зернистого слоя на
газораспределение в многотрубных аппаратах ............... 206
5.4 Оценка протяженности участка гидродинамической
стабилизации потока в аппаратах с зернистым слоем на
основе структурной модели ................................ 209
5.5 Прогнозирование статистически представительного профиля
скорости газового потока в трубчатых аппаратах с
зернистым слоем .......................................... 214
5.6 Математическое моделирование аэродинамического
сопротивления биофильтра с зернистой загрузкой ........... 224
Часть 6. АЭРОДИНАМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ
ЗЕРНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ ................................. 234
6.1 Аэродинамическое сопротивление адсорбентов и
катализаторов ............................................ 234
6.1.1 Потери напора в зернистом слое с установившейся
структурой ........................................ 234
6.1.2 Потери напора в зернистом слое на входном
участке гидродинамической стабилизации потока ..... 236
6.2 Аэродинамическое сопротивление неподвижных слоев зерен
цилиндрической формы ..................................... 240
6.3 Аэродинамическое сопротивление и удельная поверхность
зернистых материалов ..................................... 245
6.4 Аэродинамическое сопротивление высокопористых
ячеистых материалов ...................................... 248
6.4.1 Методы измерения .................................. 248
6.4.2 Результаты и их обсуждение ........................ 250
6.5 Исследование влажности, скорости потока воздуха и
аэродинамического сопротивления биофильтра с зернистой
загрузкой органического происхождения .................... 252
Часть 7. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ АЭРОДИНАМИКИ АППАРАТОВ С
ЗЕРНИСТЫМ СЛОЕМ ...................................... 265
7.1 Газораспределительные устройства в аппаратах
с тонким зернистым слоем ................................. 265
7.2 Способы создания однородной структуры по сечению
цилиндрических аппаратов с зернистым слоем ............... 279
7.3 Кассетный аппарат очистки воздуха от СO2 с тонким
слоем адсорбента ......................................... 286
7.4 Аппараты с вертикальными перегородками, секционирующими
слой зернистого материала ................................ 288
7.5 Реактор каталитической очистки отходящих газов ........... 290
7.6 Адсорбер с вертикальной перегородкой ..................... 292
7.7 Аксиальный кольцевой аппарат ............................. 293
7.8 Методика оценки производительности адсорбера по
результатам испытаний его аэродинамики ................... 294
7.9 Влияние неоднородностей газораспределения на
технологические показатели промышленных аппаратов ........ 298
7.9.1 Пример расчета промышленного адсорбера ............ 298
7.9.2 Пример расчета реактора конверсии метана .......... 300
SANTRAUKA ..................................................... 305
SUMMARY ....................................................... 312
ЛИТЕРАТУРА .................................................... 319
|
