astАрхитектура, строительство, транспортArchitecture, Construction, Transport2782-232X2713-0770Industrial University of Tyumen10.31660/2782-232X-2025-4-36-49LQTEJEast-229Research ArticleСТРОИТЕЛЬСТВОCONSTRUCTIONОпределяющие параметры для расчета барботажных дегазаторовKey parameters for calculating bubbling degassersЖулинА. Г.ZhulinA. G.

Жулин Александр Гаврилович, канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры инженерных систем и сооружений

Тюмень, ул. Володарского, 38, 625000

Alexander G. Zhulin, Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor, Associate Professor in the Department ofEngineering Systems and Structures

Tyumen

zhulinag@tyuiu.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3177-3025СидоренкоО. В.SidorenkoO. V.

Сидоренко Ольга Владимировна, канд. техн. наук, доцент, заведующая кафедрой инженерных системи сооружений

Тюмень, ул. Володарского, 38, 625000

Olga V. Sidorenko, Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor, Head of the Department of EngineeringSystems and Structures

Tyumen

sidorenkoov@tyuiu.ruТюменский индустриальный университетРоссияIndustrial University of TyumenRussian Federation202507012026543649Copyright © Жулин А.Г., Сидоренко О.В., 20262026Жулин А.Г., Сидоренко О.В.Zhulin A.G., Sidorenko O.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ast.tyuiu.ru/jour/article/view/229

К достаточно эффективным способам удаления растворенных газов, в частности углекислого, относится физическая десорбция, осуществляемая в процессе барботажа воды в свободном объеме. Барботажные дегазаторы отличаются технологичностью, простотой конструктивной части, надежностью эксплуатации независимо от сезона года. В ряде случаев выводы по исследованию барботажных явлений носят теоретический характер без учета большинства показателей физико-химического состава и конструктивных особенностей установок, что в итоге заканчивается «близостью» вида расчетных уравнений к результатам лабораторных данных или рекомендациями с учетом дополнительных условий. Учет физических явлений, происходящих в процессе барботажа, при необходимости отражения основного явления для практического использования, как правило, обеспечивается применением π-теоремы или метода планирования эксперимента. Обобщение теоретических и экспериментальных данных по определению расчетных параметров барботажных дегазаторов позволило сделать вывод о нецелесообразности оперирования коэффициентом диффузии. В качестве определяющих параметров для расчета при отсутствии данных по коэффициенту десорбции рекомендовано принимать водо-воздушное соотношение и продолжительность контакта в зависимости от ожидаемого эффекта удаления углекислого газа. 

Physical desorption, achieved through water bubbling in a free volume, is a fairly effective method for removing dissolved gases, particularly carbon dioxide. Bubbling degassers are characterized by their technological effectiveness, simple design, and reliable operation regardless of the season. In some cases, studies of bubbling plants are theoretical in nature and don’t take into account most of their physicochemical composition parameters and design features of the units. As a result, the calculation equations become approximations for laboratory data or recommendations with additional conditions. Physical phenomena, as they need to be described during bubbling for practical application, are explained by the π-theorem or the experimental design method. A summary of theoretical and experimental data for determining the calculating parameters of bubbling degassers let us conclude that using the diffusion coefficient is inappropriate. In the absence of data on the desorption coefficient, we recommended to use the water-air ratio and the contact time, depending on the expected effect of carbon dioxide removal, as determining parameters for calculation.

удаление углекислого газабарботаждесорбциякоэффициент десорбциипузырчатые явленияcarbon dioxide removalbubblingdesorptiondesorption coefficientbubbly phenomenaReferencesКастальский А. А. Проектирование устройств для удаления из воды растворенных газов в процессе водоподготовки. Москва: Госстройиздат; 1957. 186 с.Кастальский А. А. Design of devices for removing dissolved gases from water during water treatment. Moscow: Gosstroyizdat; 1957. 186 p. (In Russ.)Шарапов В. И., Сивухина М. А. Декарбонизаторы водоподготовительных установок систем теплоснабжения. Москва: Издательство АСВ; 2000. 200 с.Sharapov V. I., Sivukhina M. A. Decarbonizers for water treatment units in heating systems. Moscow: ASV; 2000. 200 p. (In Russ.)Сколубович Ю. Л., Войтов Е. Л., Сколубович А. Ю., Фролов А. Е. Исследования очистки подземной воды в аэраторе-дегазаторе. Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. 2011;(8):44–47. URL: https://elibrary.ru/ofsponSkolubovich YU. L., Voytov Ye. L., Skolubovich A. Yu., Frolov A. Ye. Research of groundwater purification in an aerator-degasser. Vodoochistka. Vodopodgotovka. Vodosnabzheniye. 2011;(8):44–47. (In Russ.) URL: https://elibrary.ru/ofsponГладков В. А., Арефьев Ю. И., Пономаренко В. С. Вентиляторные градирни. Москва: Стройиздат; 1976. 216 с. URL: https://akvann.ru/sites/default/files/Вентиляторные%20градирни%20Гладков%20Арефьев%20 Пономаренко%201976г.pdfGladkov V. A., Aref'yev YU. I., Ponomarenko V. S. Fan cooling towers. Moscow: Stroyizdat; 1976. 216 с. (In Russ.) URL: https://akvann.ru/sites/default/files/Вентиляторные%20градирни%20Гладков%20Арефьев%20Пономаренко%201976г.pdfМоргунова Е. П., Давидханова М. Г. Определение коэффициентов массоотдачи при десорбции диоксида углерода. В сб.: Повышение энергоресурсоэффективности и экологической безопасности процессов и аппаратов химической и смежных отраслей промышленности (ISTS «EESTE-2021»), Москва, 20–21 октября 2021 года. Т. 1. Москва: Российский государственный университет имени А.Н. Косыгина (Технологии. Дизайн. Искусство); 2021. С. 283–286. https://doi.org/10.37816/eeste-2021-1-283-286Morgunova E. P., Davidkhanova M. G. Determination of mass rating coefficients at desorption of carbon dioxide. In: Povysheniye energoresursoeffektivnosti i ekologicheskoy bezopasnosti protsessov i apparatov khimicheskoy i smezhnykh otrasley promyshlennosti (ISTS «EESTE-2021»), Moscow, 20–21 October, 2021. Vol. 1. Moscow: A.N. Kosygin Russian State University (Technologies, Design, Art); 2021. P. 283–286. (In Russ.) https://doi.org/10.37816/eeste-2021-1-283-286Айнштейн В. Г., Захаров М. К., Носов Г. А., Захаренко В. В., Зиновкина Т. В., Таран А. Л., Костанян А. Е. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии: в 2 т. Москва: Химия; 2000.Aynshteyn V. G., Zakharov M. K., Nosov G. A., Zakharenko V. V., Zinovkina T. V., Taran A. L., Kostanyan A. Ye. General course of processes and apparatuses of chemical engineering: in 2 volumes. Moscow: Khimiya; 2000. (In Russ.)Азерьер С. Х. (ред.) Водоснабжение на железнодорожном транспорте. Т. II. Москва: Транспортное железнодорожное издательство; 1940. 508 с.Azer'yer S. Kh. (eds.) Water supply in railway transport. Vol. II. Moscow: Transportnoye zheleznodorozhnoye izdatel'stvo; 1940. 508 p. (In Russ.)Румянцева Л. П. Брызгальные установки для обезжелезивания воды. Москва: Стройиздат; 1973. 104 с.Rumyantseva L. P. Spray systems for iron removal from water. Moscow: Stroyizdat; 1973. 104 p. (In Russ.)Стерман Л. С., Покровский В. Н. Физические и химические методы обработки воды на ТЭС. Москва: Энергоатомиздат, 1991; 328 с. URL: https://djvu.online/file/VgYIHNrn9Da0pSterman L. S., Pokrovskiy V. N. Physical and chemical methods of water treatment at thermal power plants. Moscow: Energoatomizdat, 1991; 328 p. (In Russ.) URL: https://djvu.online/file/VgYIHNrn9Da0pФрог Б. Н., Первов А. Г. Водоподготовка. Москва: АСВ; 2014. 512 с. https://www.litres.ru/get_pdf_trial/17187451.pdfFrog B. N., Pervov A. G. Water treatment. Moscow: ASV; 2014. 512 p. (In Russ.) https://www.litres.ru/get_pdf_trial/17187451.pdfИванов А. Е., Волкова О. А., Клюшенкова М. И., Беренгартен М. Г. Оптимизация процесса обезжелезивания артезианских вод. Вода: химия и экология. 2011;(4):25–31. URL: https://www.elibrary.ru/ohupunIvanov A. E., Volkova O. A., Klyushenkova M. I., Berengarten M. G. Optimization of iron removal process in artesian waters. Voda: khimiya i ekologiya. 2011;(4):25–31. (In Russ.) URL: https://www.elibrary.ru/ohupunЛавров Н. А., Скорнякова Е. А. Моделирование процессов очистки жидкости от растворенного в ней газа при барботаже. Вестник Московского государственного технического университета им. Н. Э. Баумана. Серия Машиностроение. 2010;(S1):155–160. URL: https://www.elibrary.ru/ncesuhLavrov N. A., Skornyakova Ye. A. Modeling of processes of liquid purification from dissolved gas during bubbling. Herald of the Bauman Moscow State Technical University. Series mechanical engineering. 2010;(S1):155–160. (In Russ.) URL: https://www.elibrary.ru/ncesuhЛевич В. Г. Физико-химическая гидродинамика. Москва: Государственное издательство физико-математической литературы; 1959. 700 с. URL: https://djvu.online/file/cy4jzFbJHOD4ELevich V. G. Physicochemical Hydrodynamics. Moscow: Gosudarstvennoye izdatel'stvo fiziko-matematicheskoy literatury; 1959. 700 p. (In Russ.) URL: https://djvu.online/file/cy4jzFbJHOD4EБазаров Ю. Б., Мешков Д. Е., Мешков Е. Е., Сиволгин В. С. Исследование подъема пузыря воздуха в канале воды квадратного сечения. Вестник Саровского ФизТеха. 2005;(8):68–73. URL: http://videoscan.ru/page/805Bazarov Yu. B., Meshkov D. Ye., Meshkov Ye. Ye., Sivolgin V. S. Investigation of the rise of an air bubble in a square water channel. Vestnik Sarovskogo FiZTekha. 2005;(8):68–73. (In Russ.) URL: http://videoscan.ru/page/805Кухтин Б. А., Чернова О. Б. Поверхностные явления и дисперсные системы. Владимир: Изд-во ВлГУ; 2021. 153 с. URL: https://dspace.www1.vlsu.ru/bitstream/123456789/9073/1/02215.pdfKukhtin B. A., Chernova O. B. Surface phenomena and dispersed systems. Vladimir: VlSU; 2021. 153 p. (In Russ.) URL: https://dspace.www1.vlsu.ru/bitstream/123456789/9073/1/02215.pdfКопылов А. С., Лавыгин В. М., Очков В. Ф. Водоподготовка в энергетике. Москва: Издательство МЭИ; 2003. 309 с.Kopylov A. S., Lavygin V. M., Ochkov V. F. Water treatment in the energy sector. Moscow: MPEI; 2003. 309 p. (In Russ.)Островский Г. М. (ред.) Новый справочник химика и технолога. Процессы и аппараты химических технологий. Ч. 2. Санкт-Петербург: НПО «Профессионал»; 2006. 916 с.Ostrovskiy G. M. (eds.) New Handbook for Chemists and Technologists. Processes and Equipment for Chemical Engineering. Part 2. Saint Petersburg: NPO «ProfessionaL»; 2006. 916 p. (In Russ.)Кафаров В. В. Основы массопередачи. Москва: Высшая школа; 1979. 439 с.Kafarov V. V. Fundamentals of Mass Transfer. Moscow: Vysshaya shkola; 1979. 439 p. (In Russ.)Жулин А. Г., Сидоренко О. В., Белова Л. В. Барботажные дегазаторы станций обезжелезивания (общие рекомендации к применению и расчету). Известия высших учебных заведений. Строительство. 2012;(3):39–48. URL: https://www.elibrary.ru/pashqxZhulin A. G., Sidorenko O. V., Belova L. V. Bubbler degassers for iron removal stations (general recommendations for use and calculation). News of higher educational institutions. Construction. 2012;(3):39–48. (In Russ.) URL: https://www.elibrary.ru/pashqxAbdel-Rahman Z. A., Hasanb B. O., Abdullah A. K. A study of mass transfer into a liquid falling film in spiral tubes using CO2 - water system. The Iraqi Journal For Mechanical And Material Engineering. 2010;Special Issue (B):62–70. URL: https://www.researchgate.net/publication/271135494_A_STUDY_OF_MASS_TRANSFER_INTO_A_LIQUID_FALLING_FILM_IN_SPIRAL_TUBES_USING_CO_2_-_WATER_SYSTEMAbdel-Rahman Z. A., Hasanb B. O., Abdullah A. K. A study of mass transfer into a liquid falling film in spiral tubes using CO2 - water system. The Iraqi Journal For Mechanical And Material Engineering. 2010;Special Issue (B):62–70. URL: https://www.researchgate.net/publication/271135494_A_STUDY_OF_MASS_TRANSFER_INTO_A_LIQUID_FALLING_FILM_IN_SPIRAL_TUBES_USING_CO_2_-_WATER_SYSTEMРамм В. М. Абсорбция газов. Изд-е 2, переработанное и дополненное. Москва: Химия; 1976. 656 с. URL: https://djvu.online/file/uWpBytFV8pHA9?ysclid=mhcyga4cas342940059Ramm V. M. Gas Absorption. 2nd edition, revised. Moscow: Khimiya; 1976. 656 p. (In Russ.) URL: https://djvu.online/file/uWpBytFV8pHA9?ysclid=mhcyga4cas342940059Девянин В. А. Закономерности образования пузырей на отверстиях погруженных дырчатых листов барботажных аппаратов. Теплоэнергетика. 2024;(8):42–54. https://doi.org/10.56304/S0040363624700097Devyanin V. A. Regularities of bubble formation on the holes of immersed hole sheets of bubble devices. Teploenergetika = Thermal Engineering. 2024;(8):42–54. https://doi.org/10.56304/S0040363624700097Болотова О. В. Исследования по снижению содержания углекислоты из подземной воды Тюменского региона: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Нижний Новгород, 2005. 16 с. https://viewer.rsl.ru/ru/rsl01002973753?page=4&rotate=0&theme=whiteBolotova O. V. Research on the reduction of carbon dioxide content in groundwater in the Tyumen region: abstract of a dissertation for the degree of candidate of technical sciences. Nizhny Novgorod, 2005. 16 p. (In Russ.) https://viewer.rsl.ru/ru/rsl01002973753?page=4&rotate=0&theme=whiteЖулин А. Г., Болотова О. В. К назначению параметров барботажа при удалении угле-кислоты из подземной воды при обезжелезивании. Известия высших учебных заведений. Строительство. 2002;(12):66–70.Zhulin A. G., Bolotova O. V. On the assignment of bubbling parameters for removing carbon dioxide from groundwater during iron removal. News of higher educational institutions. Construction. 2002;(12):66–70. (In Russ.)Лаптева Е. А., Фарахов М. И. Определение эффективности десорбции коррозионно-активных газов в колоннах с хаотичными и регулярными насадками. Теплоэнергетика. 2021;(2):93–98. https://doi.org/10.1134/S004036362101015XLapteva E. A., Farakhov M. I. Determining the efficiency of desorption of corrosive-active gases in columns with chaotic and regular nozzles. Thermal Engineering. 2021;68(2):165–169. https://doi.org/10.1134/S0040601521010158Flagiello D., Parisi A., Lancia A., Di Natale F. A Review on gas-liquid mass transfer coefficients in packed-bed columns. ChemEngineering. 2021;5(3):43. https://doi.org/10.3390/chemengineering5030043Flagiello D., Parisi A., Lancia A., Di Natale F. A Review on gas-liquid mass transfer coefficients in packed-bed columns. ChemEngineering. 2021;5(3):43. https://doi.org/10.3390/chemengineering5030043Echarte R., Campana H., Brlgnole E. A. Effective areas and liquid film mass transfer coefficients in packed columns. Industrial & Engineering Chemistry Process Design and Development. 1984;23:349–354.Echarte R., Campana H., Brlgnole E. A. Effective areas and liquid film mass transfer coefficients in packed columns. Industrial & Engineering Chemistry Process Design and Development. 1984;23:349–354.Дытнерский Ю. И. Процессы и аппараты химической технологии. Часть 2. Массообменные процессы и аппараты. Изд. 2-е. Москва: Химия; 1995. 368 с. URL: https://djvu.online/file/9f5bpkurfGX63?ysclid=mhd0 g1jj7s967271817Dytnerskiy Yu. I. Chemical engineering processes and apparatus. Part 2. Mass transfer processes and apparatus. 2nd edition. Moscow: Khimiya; 1995. 368 p. (In Russ.) URL: https://djvu.online/file/9f5bpkurfGX63?ysclid=mhd 0g1jj7s967271817

The authors declare that there are no conflicts of interest present.