Transparentní packing pro optické experimenty v rotačním absorbéru
Loading...
Date
Authors
Hájek, Jiří
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Vzhledem k množství energetických a průmyslových procesů, které produkují oxid uhličitý, je nutné redukovat vypouštěné množství CO2 do atmosféry. Jednou z možností je zachycení a uskladnění vyprodukovaného oxidu uhličitého tzv. CCS (z anglického „Carbon Capture and Storage“). Pro efektivní zachycení může být použit absorbér s rotujícím ložem (packingem), který funguje na podobném principu jako statická absorpční kolona, ovšem hnací silou kapaliny není tíhová, ale odstředivá síla. Díky tomu může mít zařízení velmi kompaktní rozměry. Pro optimalizaci procesu absorpce je nutné analyzovat charakter proudění uvnitř absorbéru. Tato práce je zaměřena na konstrukci a otestování unikátního strukturovaného lože s výplní z nerezových drátů a nosnými částmi z transparentního plexiskla určeného pro optickou analýzu vnitřního proudění. S použitím vysokorychlostní kamery byl zaznamenán charakter proudění kapaliny při různých provozních režimech. Měněnými provozními parametry byly otáčky lože, které dosahovaly hodnot od 300 do 1 800 ot/min, a rychlost proudu kapaliny přiváděné do lože, o velikostech od 1,25 až po 11,5 m/s. Při hodnocení charakteru proudění byla pozornost věnována hlavně začátku výplně lože, kde se nejvíce mění velikost kapek a jejich rychlost. Nicméně v práci nebylo opomenuto ani zhodnocení proudění napříč celým ložem. V práci jsou řečena také doporučení pro volbu provozních režimů, zhodnocení velikosti kapek a v neposlední řadě i empirická korelace pro výpočet absolutní rychlosti kapaliny na začátku výplně lože.
Given the amount of energy and industrial processes that produce carbon dioxide, it is necessary to reduce the amount of CO2 emitted into the atmosphere. One option is to capture and store the carbon dioxide produced, called CCS (Carbon Capture and Storage). For effective capture, a rotating packed bed absorber can be used, which works on a similar principle to a static absorption column, but the driving force of the liquid is not gravity but centrifugal force. This allows the device to be very compact in size. To optimise the absorption process, it is necessary to analyse the nature of the flow inside the absorber. This work focuses on the design and testing of a unique packed bed with stainless steel wire filling and transparent plexiglass support parts for optical analysis of the internal flow. Using a high-speed camera, the nature of the fluid flow was recorded under different operating modes. The changed parameters were the operating speed, which ranged from 300 to 1,800 rpm, and the velocity of the fluid flow, ranging from 1.25 to 11.5 m/s. When evaluating the nature of the flow, attention was paid mainly to the inner part of the packing fill, where the droplet size and velocity change the most. However, the assessment of the flow across the entire packing was also evaluated. Recommendations for the choice of operating modes, evaluation of droplet size and, finally, the empirical correlation for the calculation of the absolute liquid velocity at the inner part of the packing is also discussed.
Given the amount of energy and industrial processes that produce carbon dioxide, it is necessary to reduce the amount of CO2 emitted into the atmosphere. One option is to capture and store the carbon dioxide produced, called CCS (Carbon Capture and Storage). For effective capture, a rotating packed bed absorber can be used, which works on a similar principle to a static absorption column, but the driving force of the liquid is not gravity but centrifugal force. This allows the device to be very compact in size. To optimise the absorption process, it is necessary to analyse the nature of the flow inside the absorber. This work focuses on the design and testing of a unique packed bed with stainless steel wire filling and transparent plexiglass support parts for optical analysis of the internal flow. Using a high-speed camera, the nature of the fluid flow was recorded under different operating modes. The changed parameters were the operating speed, which ranged from 300 to 1,800 rpm, and the velocity of the fluid flow, ranging from 1.25 to 11.5 m/s. When evaluating the nature of the flow, attention was paid mainly to the inner part of the packing fill, where the droplet size and velocity change the most. However, the assessment of the flow across the entire packing was also evaluated. Recommendations for the choice of operating modes, evaluation of droplet size and, finally, the empirical correlation for the calculation of the absolute liquid velocity at the inner part of the packing is also discussed.
Description
Citation
HÁJEK, J. Transparentní packing pro optické experimenty v rotačním absorbéru [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2023.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Energetické inženýrství
Comittee
prof. Ing. Jiří Pospíšil, Ph.D. (předseda)
Ing. Petr Kracík, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Ladislav Šnajdárek, Ph.D. (člen)
Ing. Jiří Škorpík, Ph.D. (člen)
Ing. Přemysl Kohout, MBA (člen)
Date of acceptance
2023-06-13
Defence
Student odprezentoval závěrečnou práci a plně odpověděl na otázky oponenta:
1) Jakým způsobem byla zvolena oblast smáčená kapalinou na obr. 26 a 27?
2.)Lze najít nějakou souvislost mezi parametrem R a faktorem pokrytí plochy kapalinou, případně absolutní rychlostí kapek dosaženou při různých otáčkách?
3.)Autor uvádí, že chování vody a roztoku MEA a vody jako běžně používaného absorbentu je podobné. Platí to pro všechny koncentrace?
4.)Byl zkoumán vliv dvojitého plexiskla na stěně packingu na kvalitu vizuálního záznamu pořízeného rychlokamerou?
5.)Jakým způsobem byly analyzovány velikosti kapek v tabulce 7?
V následné rozpravě k práci byly položený otázky:
1) Jakou metodou byl packing vyroben? Zodpovězeno;
2) Jakým způsobem probíhaly iterace mezi jednotlivými packingy? Zodpovězeno;
3) Jaký druh plexiskla byl použit? Zodpovězeno;
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení