Определение структуры математической модели и ее параметров

Впервые влияние структуры потока жидкости на эффективность массопередачи было отмечено в ряде теоретических и экспериментальных работ зарубежных ученых, а в дальнейшем они были продолжены российскими учеными. Большой вклад в эти исследования с методологической точки зрения внесли В. В. Шестопалов и его ученики.

Несмотря на большое количество исследований тарельчатых аппаратов, многообразие методик и целей исследования, вряд ли можно считать вопросы их расчета и моделирования решенными окончательно. В ранних работах в большинстве случаев исследования проводились, как правило, на прямоугольных лотках либо на аппаратах небольших диаметров (100 — 150 мм), а полученные параметры модели переносились на тарелки промышленного размера, что искажало истинную картину явлений, происходящих в структуре потока жидкости на тарелке, и вело к большим ошибкам в проектировании. При этом исследование структуры потока ограничивалось лишь определением зависимостей параметров выбранных моделей от гидродинамики и конструкции исследуемой тарелки.

Влияние неравномерностей в структуре потока на эффективность тарелки в большинстве работ не учитывалось, что обусловливало неправильность в расчетах вновь проектируемых массообменных аппаратов.

Не исследовалась также степень деформации параметров модели потоков с изменением диаметра аппарата до промышленных размеров.

Необходимо было создать и отработать методики количественного определения параметров модели на аппаратах промышленных размеров с целью применения решения уравнений модели массопередачи на стадии автоматизированного проектирования, либо при поиске оптимального конструктивного решения исследуемого типа тарелок (ситчатые, клапанные, колпачковые), строго ориентированным расположением направляющих перегородок, клапанов, колпачков на полотне тарелки.

В более ранних работах исследование структуры потоков предусматривало одновременное использование нескольких экспериментальных методов: метода установившегося состояния, импульсного возмущения и метода отсечки, позволяющих получить не только качественную картину распределения продольной и поперечной неравномерностей, но также количественную оценку этих неравномерностей. Дальнейшие экспериментальные исследования в аппаратах диаметром более 1000 мм показали непригодность метода установившегося состояния, одного из основных по определению структуры математической модели потока жидкости на тарелке и ее параметров (Пекле — Ре, и размеров зон с различной степенью перемешивания).

Впоследствии авторами данного пособия был разработан и реализован новый метод исследования — ''метод моментов функции распределения времени пребывания по длине пути жидкости", исключающий использование трудоемких методов — установившегося состояния и отсечки, что позволяет более чем на порядок сократить время эксперимента и повысить его точность.