Design of the conceptual implementation of an apparatus with the induced heat and mass transfer for vaporization and rectification

Abstract

Обґрунтована необхідність пошуку рішень проблем ефективного використання енергетичних ресурсів за умови забезпечення вимог до екологічності виробництв під час виконання таких технологічних операцій як випарювання та ректифікація. Відзначено перспективність пошуку та застосування індукованих процесів, які характеризуються високою енергоефективністю і екологічністю. Досліджено кінетику температури під час ефекту індукованого тепломасообміну складових внутрішнього об’єму термостата за умови використання різних рідин у його внутрішньому середовищі. Дослідженнями встановлена неможливість досягнення рідиною у внутрішньому виділеному об’ємі термостата температури кипіння за умови протікання ефекту індукованого тепломасообміну, що доведено візуальним спостереженням та значенням її температури. Впродовж експерименту за атмосферного тиску температура термостата дорівнювала 115…116 °С, а температура об’ємної води не перевищувала 97 °С. Встановлено для температури термостата 105…106 °С та атмосферного тиску температура етилового спирту не перевищувала 72…73 °С, а для води – 83…85 °С за умови протікання ефекту індукованого тепломасообміну. Встановлено, що етиловий спирт та вода переходять до газового стану під час ефекту індукованого тепломасообміну окремо. Фіксувати видалення рідкої фази компонентів суміші можливо за стрибкоподібним переходом кінетики температури рідини. Встановлено, що для суміші етилового спирту з водою під час ефекту індукованого тепломасообміну за температури термостата 105 °С та атмосферного тиску кипіння рідкої фази не відбувалось. Запропоновано концептуальне рішення технічної реалізації універсального апарата з використанням ефекту індукованого тепломасообміну для виконання технологічних операцій випарювання та ректифікації без фази кипіння. За даним концептуальним рішенням створено лабораторний макет установки, в якому випарювання проводиться за атмосферного тиску за температури рідкої фази 83…85 °С. Економічний ефект розробки досягається за рахунок спрощення обладнання та скорочення енерговитрат на одиницю продукції більш ніж у 1,3 разу порівняно з вакуум-випарним апаратом.