Конструирование и расчет элементов колонных аппаратов. Учебное пособие (1093152)
Текст из файла
КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ КОЛОННЫХ АППАРАТОВМИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ---------------------------------------КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВКОЛОННЫХ АППАРАТОВУчебное пособиеПенза 2003УДК 66.021.1:532.5Предложены: варианты конструктивных решений для основныхэлементов колонных аппаратов, а также даны методики их расчетов исправочный материал необходимые при выполнении дипломных проектов потемам ставящим своей целью модернизацию существующих конструкцийколонных аппаратов.Ил.
101, табл. 15, библиогр. 33 назв.21 КЛАССИФИКАЦИЯ И КРАТКИЙ ОБЗОР АППАРАТОВ ИКОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВКолонные аппараты можно классифицировать в зависимости оттехнологического назначения, способа осуществления контакта между газом(паром) и жидкостью, состояния межфазной поверхности [1].По технологическому назначению аппараты подразделяются наколонны атмосферно-вакуумных установок, термического и каталитическогокрекингов, вторичной перегонки нефтепродуктов, для ректификации газов, длямоноэтаноламиновой очистки газов и пр.По способу осуществления контакта между паром (газом) ижидкостью все аппараты можно подразделить на аппараты с непрерывнойподачей обеих фаз, пульсационной и цикличной подачей.
Цикличная подачасостоит в том, что газ и жидкость подаются в аппарат попеременно.По состоянию межфазной поверхности. В соответствии с этимколонные аппараты классифицируются на группы: 1) аппараты сфиксированной поверхностью фазового контакта; 2) аппараты с поверхностьюконтакта, образуемой в процессе движения потоков; 3) аппараты с внешнимподводом энергии.Наиболее типичные широко применяемые в промышленности аппаратыраспределяются по группам, указанным в таблице1.Таблица 1.Классификация колонных аппаратов по состоянию межфазной поверхностиКолонны сфиксированнойповерхностьюКолонны с поверхностью,образуемой в процесседвижения фазКолонны с внешнимподводом энергии1Поверхностныеаппараты1Распылительныеколонны1Колонны с механическимимешалками2Пленочныеколонны2Инжекторные(струйные) колонны2Центробежные колонны3Насадочные колонны3Пульсационные колонны4Тарельчатые колонны3Тарельчатые контактные устройства можно классифицировать помногим признакам[1,4,24]: например, по способу передачи жидкости старелки на тарелку различают тарелки с переточными устройствами и тарелкибез переточных устройств (провальные).Тарелки с переточными устройствами имеют специальные каналы, покоторым жидкость перетекает с одной тарелки на другую, причем по этимканалам не проходит газ.
На провальных тарелках нет переливных устройств, ижидкость, и газ проходят через одни и те же отверстия или прорези в полотнетарелки. Эти прорези работают периодически: в определенный моментвремени одни прорези пропускают пар, другие — жидкость; затем их ролименяются.По характеру взаимодействия газового и жидкостного потоковразличают тарелки барботажного и струйного типов. Тарелки, на которыхсплошной фазой является жидкость, а дисперсной — газ или пар, называютбарботажными. На струйных тарелках дисперсной фазой является жидкость,сплошной — газ, потоки взаимодействуют в прямоточном режиме наповерхности капель и жидкостных струй, взвешенных в газовом потоке.По числу потоков (сливов) тарелки выполняют одно-, двух- имногопоточными (рис.
1.1). Применяют также многосливные тарелки сравномерно распределенными по площади сливами и тарелки с каскаднымрасположением полотна.Рис. 1.1. Схемы тарелок: а — однопоточной; б — двухпоточной;трехпоточной, г — четырехпоточной; д — каскаднойв—Многопоточные и многосливные тарелки используют в колоннахбольшого диаметра и при значительных расходах жидкости. Такие тарелкиобеспечивают более равномерные уровень жидкости и распределение газа поплощади контактных устройств. Это связано с уменьшением напряженностислива в гидравлическом отношении и длины пути жидкости на тарелке.
Вколоннах со значительным изменением по высоте жидкостной нагрузкиустанавливают тарелки с различным числом потоков.В зависимости от направления движения газовой и жидкой фаз взоне контакта выделяют тарелки трех основных групп (рис. 1.2):1) Тарелки перекрестные, в которых движение газа и жидкостиосуществляется перекрестным током. Эти тарелки имеют специальныепереливные устройства для перетока жидкости с одной тарелки на другую,4причем газ по переливам не проходит (колпачковые, с S-образнымиэлементами, клапанные, ситчатые).2) Тарелки противоточные (провального типа), в которых переливныеустройства отсутствуют, так что газ и жидкость проходят через одни и те жеотверстия.
На этих тарелках контакт газа и жидкости осуществляется по схемеполного перемешивания жидкости (решетчатые).3) Тарелки прямоточные (с однонаправленным движением газа ижидкости). В данном случае газ выходит из отверстий в направлении движенияжидкости по тарелке; это вызывает снижение продольного перемешиванияжидкости и способствует движению жидкости, что приводит к уменьшениюгидравлического градиента.
Тарелки описанного типа обычно имеютпереливные устройства, но существуют и конструкции без переливов (струйныеи струйные с отбойниками).По конструктивному решению элементов тарелки разделяются всоответствии с ГОСТ 2.790-74. (Обозначения условные графические.Аппараты колонные.) Предлагаемые стандартом обозначения колонныхаппаратов в конструкторской документации всех отраслей промышленностипредставлены в таблице 2.Рис. 1.2. Классификация тарелок по способу организации движения пара ижидкости а — протнвоточные, б — прямоточные, в — перекрестного тока5Таблица 2.Условные графические обозначения контактных устройств [8]1.Устройства тарельчатые контактныеА)Общее обозначениеБ)Тарелки колпачковыеВ)Тарелки струйныеГ)Тарелки клапанныеД)Тарелки клапанные прямоточныеЕ)Тарелки из S – образных элементовЖ)Тарелки ситчатыеЗ)Тарелки ситчатые с отбойными элементамиИ)Тарелки ситчато-клапанныеК)Тарелки жалюзийно-клапанные6Л)Тарелки решетчато-провальныеМ)Тарелки вихревые2 КОЛОННЫ С ФИКСИРОВАННОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ2.1 КОНСТРУКЦИЯ ПЛЕНОЧНЫХ КОЛОННКонструкция пленочных колонн рассмотрена в работах 15, 24.
В такихаппаратах [24] газ (пар) и жидкость соприкасаются на поверхности текущейжидкой пленки. Течение пленки происходит по вертикальным поверхностям,представляющим собой трубы или пластины. Известны три типа пленочныхаппаратов:• трубчатые аппараты, в которых пленка стекает по внутренней поверхностивертикальных труб;• аппараты с листовой (плоско-параллельной) насадкой, в которых пленкастекает по обеим поверхностям вертикальных пластин;• аппараты с восходящим (обращенным) движением пленки.Аппараты первых двух типов работают при противотоке газа и жидкости(газ движется снизу вверх навстречу стекающей по поверхности пленке); онимогут работать также при нисходящем прямотоке (газ и жидкость движутсясверху вниз). Аппараты третьего типа работают при восходящем прямотоке (гази жидкость движутся снизу вверх).Трубчатые аппараты, а также аппараты с восходящим движениемпленки могут применяться при одновременном отводе или подводе тепла впроцесс; по развиваемой в единице объема поверхности соприкосновения фази по интенсивности массопередачи эти аппараты значительно превосходятповерхностные, у которых поверхностью контакта является «зеркаложидкости».Гидравлическое сопротивление трубчатых аппаратов и аппаратов слистовой насадкой даже при сравнительно больших скоростях газа (4—5 м/сек)невелико.
Аппараты с восходящим движением пленки, работающие привысоких скоростях газа (свыше 15—20 м/сек) — высоко интенсивные аппараты,но в то же время обладают значительным гидравлическим сопротивлением.В настоящее время пленочные аппараты применяются сравнительноредко; из них наиболее распространены трубчатые аппараты, используемыедля поглощения хорошо растворимых газов (HCl, NH3) из концентрированныхгазовых смесей при одновременном отводе тепла.Перспективными следует считать аппараты с листовой насадкой, а такжеаппараты с нисходящим и восходящим прямотоком, работающие при высокихскоростях газа.7Рис.
2.1. Пленочные аппараты: а - трубчатый аппарат, б — аппарат с листовойнасадкой; 1 — трубы, 2 - трубные решетки, 3 — пластины, 4 — распределительноеустройство.Трубчатые пленочные аппараты (рис. 2.1,а). Такие аппаратывыполняютввидекожухотрубных(вертикально-оросительных)теплообменников, которые состоят из вертикального пучка труб 1,закрепленных в трубных решетках 2. Для подачи орошающей жидкости кстенкам труб служат специальные устройства (рис.
2.2). В межтрубномпространстве аппарата движется охлаждающая жидкость (обычно вода) илигреющий пар.Рис. 2.2. Устройства для подачи жидкости к стенкам трубы: а – щелевое; б – типатрубы Вентури; в – с зубчатым венцом; г – с пружиной вставкой.Условием нормальной работы трубчатых аппаратов являетсяравномерное распределение орошающей жидкости как между отдельнымитрубами, так и по периметру каждой трубы. Выполнение этого условиясопряжено со значительными трудностями, особенно при большом числе труб.Жидкость должна подаваться к стенкам труб так, чтобы она вся текла по ихвнутренней поверхности в виде пленки. Необходимо избегать течения жидкостипо сечению трубы в виде струй, капель и т.д.Аппараты с листовой насадкой (рис. 2.1,б).
Эти аппаратыпредставляют собой колонны с насадкой в виде вертикальных пластин 3(плоско-параллельная насадка) из того или иного твердого материала (металл,дерево, пластические массы) или туго натянутых полотнищ из ткани. В верхнейчасти аппарата находятся распределяющие жидкость устройства 4,равномерно орошающие каждую пластину с обеих сторон.8Условиями нормальной работы аппаратов с листовой насадкой являютсястрого вертикальная установка пластин и равномерное распределениеорошающей жидкости. Как и в трубчатых пленочных аппаратах, выполнениепоследнего условия — довольно трудная задача.Распределители орошения в аппаратах с листовой насадкой изображенына рис.
2.3. Стержневой распределитель, показанный на рис. 2.3,а, состоит изстержней 3, проходящих с небольшим зазором (около 0,5 мм с каждойстороны) через отверстия в плите 2 и опирающихся нижними концами напластины насадки 1. Жидкость, стекая через зазоры и далее по стержням,поступает на насадку. Стержневой распределитель требует тщательногомонтажа, зазоры между стержнями и отверстиями в плите легко забиваются.Колосниковые распределители (рис.
2.3,б), состоят из несколькихрасположенных крест-накрест друг над другом колосниковых решеток 4. Наверхнюю решетку жидкость подается через ниппели 5 (с диаметром отверстия2—3 мм), закрепленные в плите 2. Для лучшего распределения жидкостипластины колосников рекомендуют обтягивать тканью или мелкойметаллической сеткой. Газ выходит через расположенные в плите патрубки 6,сечение этих патрубков должно составлять не менее 40% от площади сеченияаппарата. При небольших скоростях газа его можно отводить из аппарата нижеплиты 2.Рис. 2.3. Распределители орошения в аппаратах с листовой насадкой:а—стержневой, б—колосниковый; 1 — пластины насадки, 2 - плита, 3 - стержни, 4—колосниковые решетки, 5 - ниппели, 6 - патрубки для прохода газа, 7 - зубья питателя.Аппараты с восходящим движением пленки работают используяследующее явление.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
