Санкт-ПетербургПеременная облачность+18°C

Создание температурных неоднородностей с применением элемента пельтье для интенсификации массообменных процессов нефтегазовой отрасли

Записки Горного института
Фото © Форпост Северо-Запад / Андрей Кучеренко

НЕФТЕГАЗОВОЕ ДЕЛО

Ю. Л. Юнусова, аспирант, Уфимский государственный нефтяной технический университет

В. Г. Афанасенко, кандидат технических наук, доцент, Уфимский государственный нефтяной технический университет

Аннотация

Интенсификация технологических процессов нефтегазовой отрасли является актуальной задачей для промышленного производства. Повышение эффективности процессов приводит к снижению материалоемкости аппаратов и себестоимости их изготовления, улучшению качества получаемого продукта, упрощает транспортировку и монтаж оборудования. Для достижения этих целей разрабатывается новое высокоэффективное оборудование на основе применения различных физико-химических явлений, их комбинаций, новых технологических подходов. Одними из наиболее эффективных способов решения подобных задач являются импульсные воздействия на обрабатываемые вещества, при которых искусственно создаются неоднородности движущей силы проводимого процесса. Сложностью задачи интенсификации процессов, протекающих при непосредственном контакте фаз, является необходимость воздействовать на обрабатываемую систему локально – в области расположения межфазной границы, так как именно в ней происходит переход вещества из одной фазы в другую.

Объект научных изысканий статьи – массообменый процесс, имеющий самое широкое распространение в нефтегазовой технологии. В качестве модельного процесса выбран процесс испарения жидкости, на котором основано разделение смесей путем ректификации – главном процессе нефтегазоперерабатывающей промышленности. Неоднородность движущей силы массообменного процесса в серии проводимых экспериментов создавалась с помощью термоэлектрического преобразователя, принцип которого основан на эффекте Пельтье. Такие преобразователи позволяют создать больший градиент температур и, соответственно, большую температурную неоднородность в исследуемой системе по сравнению с традиционными электронагревателями сопротивления при тех же затратах энергии.

В статье рассмотрено влияние расположения температурных неоднородностей на эффективность массообменных процессов, а именно процесса испарения. При экспериментальных исследованиях интенсивность испарения оценивалась путем измерения массовой скорости испарения жидкости. Отмечено, что создание градиента температур на свободной поверхности жидкой фазы с помощью элемента Пельтье с удельной мощностью 1,8 кВт/м2 приводит к двукратной интенсификации процесса испарения.

Ключевые слова: нефтегазовая отрасль; массообменные процессы; граница раздела фаз; градиент температур; элемент Пельтье

Полный текст статьи в PDF.

Научный журнал «Записки Горного института» издается Санкт-Петербургским горным университетом с 1907 года как периодическое научное и научно-образовательное издание. Периодичность издания составляет 6 томов в год.