Конструирование и расчет элементов колонных аппаратов. Учебное пособие (1093152), страница 4
Текст из файла (страница 4)
3.9) жидкость стекает через прорези вбоковых стенках. Верхние обрезы труб (в желобах с затопленнымиотверстиями) или нижние края прорезей (в желобах со свободным сливом)должны лежать в одной горизонтальной плоскости. Кроме того, дляобеспечения равномерного орошения уровень жидкости по всей длине желобадолжен быть одинаковым. Для достижения этого жидкость обычно подводят кжелобу посредине или в нескольких местах по его длине; скорость жидкости вжелобе не должна быть выше 0,3 м/сек.«Пауки» (рис.
3.10) представляют собой простейшего типараспределительные плиты. Жидкость подается в распределитель 1 и далеепоступает в колонну по проходящим через ее крышку трубам 2. Во избежаниепрорыва газа трубы перекрыты колпачками 3, образующими гидравлический19затвор. «Пауки» являются простым и надежным устройством дляраспределения орошения и широко применяются в колоннах небольшогодиаметра.Рис.
3.10. Ороситель «паук»: 1 — распределитель, 2 — труба, 3—колпачок.Рис. 3.11. Ороситель из дырчатых труб: 1 — кольцо, 2 — поперечины, 3 —патрубки для ввода жидкости.Дырчатые трубы выполняют в виде системы труб, укладываемых нанасадку или подвешиваемых над ней. В нижней части 1 трубы имеют отверстиядиаметром 3—6 мм для выхода жидкости. Для равномерного распределенияжидкости по всем отверстиям рекомендуется выполнять ороситель в видекольца 1 (рис. 3.11) с вваренными по хордам поперечинами 2 и двумяпатрубками 3 для ввода жидкости. Ороситель из дырчатых труб прост визготовлении; его недостаток — легкость засорения отверстий.Брызгалки представляют собой цилиндрический стакан (рис. 3.12,а) иличашу полушаровой формы (рис. 3.12,б), которые размещают в центре колоннына высоте 0,7 — 1 м (и более) над насадкой. Жидкость вытекает черезотверстия диаметром 3 — 15 мм, просверленные в стенках брызгалки.Соответствующим размещением отверстий на поверхности брызгалки можноосуществить требуемое распределение струй по сечению колонны.
Жидкостьподается в брызгалку под напором, создаваемым насосом или напорнымбаком.Брызгалки удовлетворительно работают при постоянном расходеорошающей жидкости. При изменении расхода, а также при колебаниях напораизменяются радиусы орошения (радиус, на котором струя достигает насадки), врезультате чего не будет орошаться весь торец насадки или, наоборот, частьжидкости будет попадать на стенки колонны.
Брызгалки — простое и дешевоеустройство, пригодное для орошения колонн большого диаметра (до 9 м).Недостатком брызгалок является засоряемость отверстий, особенно при маломих диаметре.Щелевая брызгалка (рис. 3.12,в) имеет небольшое число прорезей (6—8)прямоугольной формы. Щелевые брызгалки создают сравнительно небольшойрадиус орошения, и в колоннах больших диаметров устанавливают несколькотаких брызгалок.20Рис. 3.12. Брызгалки: а — цилиндрическая; б — полушаровая;в — щелевая.Прорези в щелевых брызгалках забиваются редко.
По равномерностираспределения орошения эти брызгалки уступают цилиндрическим иполушаровым брызгалкам, а также ряду других оросительных устройств.Ороситель типа сегнерова колеса (рис. 3.13) состоит извращающейся дырчатой трубы 1 и подпятника 2. Вращение трубы происходитпод действием реактивной силы, возникающей при истечении жидкости черезотверстия (иногда применяют привод от электродвигателя). Ороситель даетравномерное орошение; его недостаток—наличие вращающихся частей изабиваемость отверстий.Рис. 3.13. Ороситель типа сегнерова колеса: 1 — вращающаяся дырчатая труба, 2 —подпятник.диспергированиежидкостиВразбрызгивающихоросителяхпроисходит в результате удара струи о тарелку (тарельчатые оросители) илиторец насадки (многоконусные оросители) или под действием центробежнойсилы (вращающиеся центробежные разбрызгиватели).Тарельчатый ороситель (розетка), показанный на рис.
3.14,а,выполняют в виде тарелки, на которую падает струя жидкости, вытекающая изподводящей трубы. При ударе о тарелку струя раздробляется и отраженныебрызги разлетаются во все стороны. При плоской тарелке с бортамиотраженная струя не разбрызгивается, а падает на насадку в виде кольца.Тарелка без бортов с малой вогнутостью разбрызгивает жидкость по всейплощади в пределах радиуса действия.
В колоннах обычно устанавливаютнесколько разбрызгивателей так, чтобы орошаемые каждым из них площадиперекрывали друг друга. При этом можно обеспечить полное орошение торцанасадки.21Рис. 3.14. Разбрызгивающие оросители: а — тарельчатый, б — многоконусный; 1 —конусы, 2, 3—патрубкиМногоконусный ороситель (рис. 3.14,б) состоит из ряда расположенныхдруг над другом конусов 1, насаженных на патрубки 2. Жидкость поступаетчерез патрубок 3 и проходит частично через кольцевую щель между даннымпатрубком и патрубком верхнего конуса; эта часть разбрызгивается споверхности верхнего конуса. Остальная часть жидкости проходит по патрубкуверхнего конуса и снова делится на две части: одна часть проходит черезкольцевую щель между патрубками верхнего и второго (считая сверху) конуса иразбрызгивается с поверхности второго конуса, а часть проходит в следующийпатрубок и т.д.
Конусы имеют все уменьшающиеся книзу диаметры и всевозрастающие углы α. Вследствие этому радиус орошения убывает от верхнегоконуса к нижнему.Жидкость стекает с поверхности конусов в виде пленки, имеющей формузонта. Проходя через газ, эта пленка разрывается на капли и жидкость,достигая торца насадки, образует на нем кольцевую зону орошениясоответствующего радиуса. Как показали исследования, ширина этой зонысоставляет 0,3—0,6 м. При соответствующем количестве конусов можнополностью оросить жидкостью всю поверхность торца насадки. Так, дляколонны диаметром 6 м полное орошение может быть достигнуто приоросителе с шестью конусами (при ширине зоны орошения 0,5 м).Многоконусные оросители, как и брызгалки, удовлетворительноработаютлишьприпостоянномрасходеорошающейжидкости,соответствующей расчетному напору.Вращающийся центробежный разбрызгиватель (рис.
3.15)представляет собой вращающееся на вертикальном валу колесо, с которогожидкость разбрызгивается под действием центробежной силы. Колесо имеетформу звездочки с крыльями разной длины. Благодаря этому жидкость,попадающая на колесо, разбрызгивается на разные расстояния, орошая весьторец насадки. Орошаемая площадь зависит от диаметра колеса и числа егооборотов. При колесе диаметром 500 мм диаметр орошаемой площади сувеличением скорости вращения от 48 до 190 об/мин изменяется с 1,6 до 6,4 м.Количество разбрызгиваемой жидкости не зависит от числа оборотов колеса иможет легко регулироваться изменением подачи жидкости на колесо.22Рис.
3.15. Вращающийся центробежный разбрызгиватель: 1 – звездочка, 2 — вал, 3—направляющий конус для жидкости, 4 — крышка аппарата.3.3.2 НАСАДОЧНЫЕ КОНТАКТНЫЕ УСТРОЙСТВАС обзорами информации по насадочным контактным устройствам можноознакомиться в работах [1,18,24].Насадки, применяемые для заполнения насадочных аппаратов должныобладать большой удельной поверхностью (поверхность на единицу объема) ибольшим свободным объемом [24]. Кроме того, насадка должна оказыватьмалое сопротивление газовому потоку, хорошо распределять жидкость иобладать коррозионной стойкостью в соответствующих средах.
Дляуменьшения давления на поддерживающее устройство и стенки насадкадолжна иметь малый объемный вес.Применяемые в аппаратах насадки можно подразделить на два типа:регулярные (правильно уложенные) и беспорядочные (засыпаемые внавал)насадки. К регулярным относятся хордовая, кольцевая (при правильнойукладке) и блочная насадки.К беспорядочным относятся кольцевая (при загрузке внавал),седлообразная и кусковая насадки.
Кроме того, используют специальные типынасадок, которые тоже могут быть регулярными и беспорядочными.Хордовая насадка.Эта насадка (рис. 3.16) состоит из поставленных на ребро досок 2,образующих решетку. Решетки укладываются друг на друга, так что в смежныхрешетках доски повернуты на угол 90° (иногда 45°).
Наиболее распространенадеревянная хордовая насадка, изготавливаемая из досок толщиной 10—13 мми высотой 100—150 мм. В нижней части досок через каждые 200—250 ммделают треугольные вырезы, разрывающие стекающую жидкость и недопускающие ее стекания в одну сторону при перекосе насадки. Нижнюю частьдосок, в которой расположены эти вырезы, часто срезают под углом, какпоказано на рис. 3.16.23Рис. 3.16. Деревянная хордовая насадка: а — устройство насадки; б, в — схемырасположения решеток; 1 - рейки, 2 — доски, 3 — штыри, 4 — прокладки.Отдельные доски соединяют посредством штырей 3 или тяг с установкойпрокладок 4 (см. рис.
3.16). Через каждые 10—12 досок устанавливаютутолщенные рейки 1 толщиной 25 мм, выступающие на 10 мм ниже и вышеостальных досок. Эти рейки служат для укладывания отдельных решетокнасадки друг на друга, а нижней решетки — на поддерживающее устройство.Таким образом, между досками смежных решеток остаются зазоры (около 20мм), способствующие улучшению работы насадки.В колоннах больших диаметров решетки составляют из несколькихчастей.Во избежание значительного давления на нижние решетки укладкунасадки производят ярусами (по 15 — 20 решеток в каждом). Каждый ярусукладывают на самостоятельное поддерживающее устройство. В последнеевремя применяют хордовые насадки, изготовленные из графита, пластическихмасс и металла.Кольцевая насадкаНасадочные тела представляют собой цилиндрические тонкостенныекольца, наружный диаметр которых обычно равен высоте кольца.
Диаметрнасадочных колец изменяется от 25 до 150 мм (кольца меньшего диаметрапочти не находят применения в промышленной практике). Кольца малогодиаметра (до 50 мм) загружают в аппарат навалом (рис. 3.17,а).При диаметре больше 50 мм кольца укладывают правильными рядами;при этом во избежание провала жидкости кольца укладывают в шахматномпорядке, т.е. кольца каждого ряда сдвинуты относительно колец смежного ряда(рис. 3.17,б).Рис. 3.17.
Насадка кольцами: а — навалом; б — в укладку.Насадочные кольца изготовляют чаще всего из керамики или фарфора, внекоторых случаях из углеграфитовых масс. Применяют также тонкостенныеметаллические кольца из стали или других металлов. Стальные кольца,изготовленные путем разрезания стандартных труб, имеют большую толщинустенки; такая насадка обладает значительным объемным весом. Перспективноприменение колец из пластических масс.24Кольца Рашига (рис.3.18,а) представляют собой простые кольца бездополнительных устройств.
Эти кольца наиболее дешевы и просты визготовлении; они хорошо зарекомендовали себя на практике и являютсясамым употребительным видом насадок.Находят применение, особенно в зарубежной практике, и некоторыедругие виды кольцевых насадок. Для увеличения поверхности применяютпоказанные на рис. 3.18,б кольца с перегородкой (кольца Лессинга), кольца скрестообразной перегородкой (рис. 3.18,в) и спиральные кольца, имеющиевнутри одну, две или три спирали. При регулярной укладке кольца скрестообразной перегородкой и спиральные применяют размером 75 мм иболее.
Эти кольца сложны в изготовлении, дороги и обладают малымсвободным объемом. Испытания показали невысокую эффективностьспиральных колец по сравнению с кольцами Рашига. В настоящее времяданные кольца практически вышли из употребления.Иногда для увеличения поверхности применяют наружное рифлениеповерхности колец. Исследования рифленых колец не показали ихпреимуществ по сравнению с обычными; это можно объяснить тем, чтожидкость течет в основном по желобкам между соседними рифлениями, иповерхность таких колец смачивается хуже, чем у обычных.Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
