Конструирование и расчет элементов колонных аппаратов. Учебное пособие (1093152), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Для исследованияраспределения по высоте проводят опыты с насадкой разной высоты.Равномерность распределения жидкости определяется первоначальнымраспределением подаваемой на насадку жидкости (т. е. работой оросительногоустройства) и изменением равномерности, вносимым насадкой. При течениижидкости по насадке распределение жидкости изменяется так, что даже приравномерной подаче орошения на верхние слои насадки равномерность внижних слоях нарушается. В некоторых случаях (например, если орошениеподается в небольшом числе точек) при стекании жидкости по насадкеравномерность распределения увеличивается.
Движение газа также оказываетвлияниенаравномерностьраспределенияжидкости.Большинствоисследований по распределению жидкости на насадке проводилось в колоннахмалых диаметров с мелкими насадками и поэтому полученные результаты невсегда можно применить в производственных условиях. Для колонн малого59диаметра характерно достижение жидкостью стенок колонны, после чегозначительная часть жидкости течет по стенкам.Распределение газа. Распределение газа в насадочных колоннахизучалось почти исключительно в отсутствие течения жидкости. При этом былииспользованы следующие методы: измерение поля скоростей;• добавка к газу примеси, реагирующей с веществом, покрывающим насадку;в результате образуется окрашенный продукт; о распределении газа судятпо перемещению фронта окраски или посредством рентгеновскогопросвечивания;• испарение нафталиновых насадочных тел в токе воздуха, о распределениигаза судят по убыли веса тел в различных точках насадочного слоя,• электрогидродинамическая аналогия.Проведенные исследования и визуальные наблюдения показывают, чтоисточником неравномерности в распределении газа является способ его вводав аппарат.
При центральном вводе (по оси аппарата) за счет кинетическойэнергии входящей струи газ движется преимущественно в центральной частиаппарата, лишь постепенно заполняя все сечение (рис. 5.5,а). При боковомвводе входящая газовая струя движется к противоположной стенке и, ударяясьо нее, поворачивает затем вверх (рис. 5.5,б). Исследованиями движения газа вполой башне установлено, что изменение конструкции входного и выходноюотверстий не оказывает существенного влияния на распределение газа. Однакопри отделении входящей струи газа от основного объема башни решеткой илитонким слоем насадки равномерность движения газа в основном объемеповышается.Рис.
5.5. Распределение газовой струи: а — при центральном вводе газа, б — прибоковом вводе газа.5.3 ГИДРОДИНАМИКА КОЛОНН С КОЛПАЧКОВЫМИ ТАРЕЛКАМИПростейшим случаем является барботаж газа через одиночноеотверстие, когда газ движется через слой жидкости в виде отдельныхпузырьков. На барботажных тарелках газ выходит из большого числа отверстий(массовый барботаж) [1, 12, 15, 24]; при этом наблюдаются различныегидродинамические режимы с разной структурой барботажного слоя. Структураслоя характеризует его гидравлическое сопротивление, зависящее отколичества находящейся на тарелке жидкости, и поверхность контакта фаз,определяемую размером пузырьков, газосодержанием и высотой слоя.Принципиальная схема работы тарельчатой колпачковой колонныприведена на рис.
5.6. Пар (газ) проходит снизу колонны через паровыепатрубки 3 и выходит через прорези колпачков 4 в жидкость, барботируя через60нее. При ректификации на тарелке конденсируется пар и одновременноиспаряется жидкость, что дополнительно турбулизует потоки.Рис. 5.6. Принципиальная схема тарельчатой колпачковой колонны: 1 — стенкаколонны, 2 — тарелки, 3 — паровой патрубок, 4 — колпачок, 5 — сливная перегородка, 6— сливной патрубокРис. 5.7. Режимы работы колпачковой колонны.Отличительной особенностью тарельчатых колпачковых колонн являетсяналичие перекрестного тока между жидкостью и газом (паром). Жидкостьдвижется вдоль тарелки от питающего патрубка к сливному патрубку 6 ипронизывается газом, движущимся с нижней тарелки на вышележащую. Чтобыудержать необходимый уровень жидкости на тарелках, их снабжают сливнымиперегородками 5.Режимы барботажаВ зависимости от скорости газа на барботажных тарелках наблюдаютсяразличные гидродинамические режимы [24].
Переход от одного режима кдругому обычно происходит постепенно, причем на тарелках различных типоврежимы чередуются по-разному.При малых приведенных скоростях (скорость газа, отнесенная к рабочейплощади тарелки) газ барботирует в виде отдельных пузырьков, которые сповышением скорости газа сливаются в сплошную струю. Газовая струя нанекотором расстоянии от места истечения из-за сопротивления жидкостиразрушается и переходит в поток пузырьков, образующих газо-жидкостныйслой.
Этот слой представляет собой пену ячеисто-пленочной структуры, вкоторой отдельные ячейки (пузырьки газа) связаны друг с другомразделяющими их пленками жидкости. Разрыв оболочек газовых пузырей привыходе газа на поверхность газо-жидкостного слоя происходит практическимгновенно. Поэтому образующийся пенный слой является динамическим: онстабилен только при подаче газа и разрушается после прекращения последнейчерез малый промежуток времени. При выходе пузырьков газа из газожидкостного слоя и разрушении их оболочек образуются брызги; ониподнимаются над слоем на некоторую высоту в зависимости от их размеров искорости газа.Таким образом, при рассматриваемом режиме образующаяся на тарелкедвухфазная система состоит по высоте из трех зон (считая снизу вверх) зоны61собственно барботажа (газ распределен в жидкости в виде пузырьков илигазовых мешков—факелов), зоны неподвижной пены и зоны брызг.
Хотябольшая часть жидкости находится в зоне собственно барботажа, поверхностьконтакта наиболее развита в зоне пены.С возрастанием приведенной скорости газа увеличивается высота зоныпены и уменьшается высота зоны собственно барбо-тажа.При приведенной скорости газа порядка 1 м/сек происходит изменениеструктуры пены: длина газовых факелов увеличивается, и они выходят наповерхность слоя, что приводит к разрушению ячеистой пены и превращениюее в систему, состоящую из относительно крупных брызг и выбрасываемыхгазом струй жидкости. При этом верхняя граница слоя становится размытой инад ним появляется значительное количество мелких брызг.При больших приведенных скоростях газа (особенно при малых запасахжидкости на тарелке) наблюдается инжекционный режим: жидкостьзахватывается выходящим из отверстий газом и в значительной степениуносится с ним в виде брызг.Нормальный режим работы тарельчатой колпачковой колонны ограниченособенностями работы самих тарелок.
Режимы работы тарелок представленына рис. 5.7. Нормальная работа тарелки обеспечивается в том случае, если всеколпачки находятся в режиме барботажа и каждый ряд колпачков пропускаетпочти равные количества пара.Режим 1 (малая нагрузка по жидкости) — колпачки недостаточнопогружены в жидкость или сливная перегородка имеет недостаточную высоту.Режим 2 (малая нагрузка по пару) — пульсирующее проскакивание парачерез колпачки.Режим 3 характеризуется неравномерным парораспределением поотдельным рядам колпачков, тарелка работает неравномерно.Режим 4 (плохое парораспределение) характеризуется перетокомжидкости через паровые патрубки и нарушением направления движенияпотоков.Режим 5 (большие нагрузки по пару и жидкости) — захлебываниеколонны,характеризующеесяпереполнениемсливныхпатрубковиобращенным движением жидкости на тарелке. Режим захлебываниятарельчатой колонны может рассматриваться как предельный режим понагрузкам.Режим 6 (большие нагрузки по пару) — интенсивный унос жидкостипаром на вышележащую тарелку.Режим 7 характеризуется перегрузкой прорезей колпачков паром.Режим 8 наблюдается, когда время пребывания жидкости на тарелкенедостаточно и происходит чрезмерно большой перелив жидкости черезсливную перегородку.Нормальный режим работы тарелки определяется правильнойорганизацией потоков жидкости и пара [15].
Переход от одного режима кдругому определяется гидродинамическими факторами (скоростями газа ижидкости), а также свойствами фаз и геометрией тарелки.626 ОПОРЫ АППАРАТОВ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ СТРОПОВКИУстановка технологических аппаратов на фундаменты или специальныенесущие конструкции осуществляется большей частью с помощью опор.Непосредственно на фундаменты устанавливаются лишь аппараты с плоскимднищем, предназначенные главным образом для работы под наливом.В зависимости от рабочего положения аппарата различают опоры длявертикальных аппаратов и опоры для горизонтальных аппаратов.1…. Вертикальные аппараты обычно устанавливаются или на стойках, когда ихразмещают внизу помещения, или на подвесных лапах, когда аппаратразмещают между перекрытиями в помещении или на специальных стальныхконструкциях.2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
