Конструирование и расчет элементов колонных аппаратов. Учебное пособие (1093152), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Конструкциипереливных устройств: а — сегментные с прямыми переливными перегородками; б —сегментные с наклонными сливными перегородками и с заглубленным дном сливногокармана; в — арочные; з — из труб.Если необходимо уменьшить сопротивление перетоку жидкости, то повозможности стараются не применять затворную перегородку; кромкипереливных и затворных перегородок делают скругленными (см. рис. 3.24,а); напрямоточных тарелках узел ввода жидкости делают без начальногогидравлического затвора (см.
рис. 3.24,б); применяют специальное, устройство(см. рис. 3.24,в). Для обеспечения равномерного и безударного ввода жидкостина тарелку применяют заглубленный сливной карман (см. рис. 3.23,б),специальную фигурную переливную планку (см. рис. 3.24,г) или первый рядбарботажных устройств располагают на таком расстоянии, чтобы поступающаяжидкость не ударялась о них.29Рис. 3.24. Конструкции узлов ввода и вывода жидкости:а — со скругленными кромками переливных и затворных перегородок и сперегородкой (п) перед сливной планкой; б — без начального гидравлического затвора ис отражателем (о); в — с эжектирующим устройством; г — с фигурной переливнойпланкой (ф) и с отбойным устройством над переливом (у); д — с трубами,установленными над сливной планкой (т); е - с перфорированными пластинами впереливе (Пл).Узел вывода жидкости с тарелки должен, во-первых, обеспечитьравномерный, по возможности безударный слив жидкости и, во-вторых,способствовать дегазации жидкости в переливе.
Безударный слив особеннонеобходим при больших расходах жидкости. В некоторых случаях достичьтакого слива можно при помощи сегментных переливов с наклоннымипереливными перегородками (см. рис. 3.23,б). Для обеспечения равномерногослива жидкости верхняя кромка сливной планки не должна иметь большоеотклонение от горизонтали; при малых расходах жидкости сливную планкуделают зубчатой. На прямоточных тарелках равномерный слив жидкостиобеспечивается установкой над переливом специальных отражателей (см. рис.3.24,б) или более эффективных отбойных устройств (см. рис. 3.24,г).
Кромеобеспечения равномерного слива жидкости, указанные отбойные устройстваспособствуют также повышению производительности прямоточных тарелок засчет более интенсивного поступления жидкости в перелив.Для дегазации жидкости в переливе, когда вылет струи стекающейжидкости больше максимальной ширины сливного кармана, рекомендуютсяустройства из труб (см. рис. 3.24,д) или перфорированные пластины (см. рис.3.24,е).На тарелках с перекрестным током газа и жидкости диаметром меньше0,8м, особенно при средних и малых расходах жидкости, желательно делатьзащищенный перелив, т. е.
на некотором расстоянии от сливной планкиустанавливать перегородку (см. рис. 3.24,а), которая предотвратит выбросыпаром всплески жидкости и возможное оголение части тарелки.Не допускается конструкция переливного устройства с опорным кольцомнад переливом. Подобное положение часто встречается в опытных колоннахили при замене старых тарелок новыми, когда опорное кольцо под тарелкувыполнено по всей окружности корпуса колонны.Максимальное отклонение кромки сливной планки от горизонтали должнобыть не более 3 мм на 1 м ее длины. В основании сливного устройства надопредусматривать дренажные отверстия диаметром 10—16 мм, площадькоторых может быть равной 0,01% от площади сливного кармана [1].303.4.1 УСТРОЙСТВО ТАРЕЛОК КОЛПАЧКОВЫХУстройствоколпачковыхтарелокрассмотреновработах[1,4,12,15,18,24,26,31].
Такая тарелка (рис. 3.25) состоит из основания в видедиска 1, перекрывающего большую часть сечения колонны. В дискеимеются круглые отверстия с установленными в них патрубками 2, надкоторыми крепятся колпачки 3. В нижней части колпачков делаются прорези.Тарелка имеет переливные устройства, сливную регулируемую планку 4 ииногда — затворную перегородку 5 [1].Крепление колпачков на тарелке можно выполнить индивидуальным игрупповым способами. При индивидуальном способе в конструкции, показаннойна рис. 3.26,а, колпачок 1 закреплен гайками 4 и 5 на шпильке 3, приваренной кпатрубку 2.
Прямоугольное отверстие в колпачке под шпильку с двухпротивоположных сторон имеет отогнутые кромки 2. Положение колпачка повысоте регулируют его вращением, причем одновременно вращается и нижняягайка 5.Рис. 3.25. Тарелка с круглыми колпачками: 1 —основание, 2 — патрубкн, 3 —колпачки, 4 — сливная планка, 5 — затворная перегородка.Рис. 3.26. Способы индивидуального крепления колпачка: а – на шпильке, б – сопиранием на полотно, в – на ребрах.Применяют также варианты крепления колпачка, не позволяющиерегулировать его по высоте.
При этом колпачок может упираться нижнимикромками прорезей в полотно тарелки (рис. 3.25,б). По другому варианту (рис.3.25,в) колпачок 1 установлен на трех опорных ребрах 2 и притягивается кпатрубку 3 шпилькой 4 с гайкой 5. При таком креплении неточность установкипатрубков приводит к неправильному положению колпачков по высоте илиперекосу, что вызывает их неравномерную работу. В связи с этим нужноследить, чтобы верхние торцы патрубков лежали в одной горизонтальнойплоскости.Патрубки крепят к полотну тарелки развальцовкой или сваркой.Крепление развальцовкой требует увеличения толщины полотна тарелки.Приварка патрубка позволяет уменьшить толщину полотна до 1,5—2,0 мм. Воизбежание коробления при сварке полотно в месте крепления патрубкаотбортовывают.Колпачки тарелки изготовляют штампованными из углеродистой сталитолщиной 2—4 мм или легированной стали толщиной 1,5—2,0 мм, а также31литыми из чугуна толщиной 5 мм.
В некоторых случаях колпачки выполняют изалюминиевых сплавов, пластических масс, керамики. По окружности колпачкадля прохода паров имеются 20—40 прорезей высотой 20 или 30 мм. Патрубкидля стальных тарелок изготовляют из бесшовных труб [4].Размеры колпачков определяются, с одной стороны, возможностьюболее полного размещения их по плоскости тарелки и, с другой стороны,экономическими соображениями.
Потери эффективной площади тарелкиколонны заданного диаметра увеличиваются с увеличением диаметраколпачка.Так как с применением колпачков малого диаметра стоимостьоборудования повышается, торекомендуют применять колпачки такихразмеров, при применении которых теряется примерно 20% эффективнойплощади тарелки: для колонн диаметром до 3 м — колпачки диаметром 100 мм,для колонн большего диаметра — колпачки диаметром 150 мм.Колпачки, как правило, располагаются в вершинах равностороннеготреугольника, а ряды колпачков — перпендикулярно потоку жидкости.Расстояние между центрами колпачков, т.е.
шаг, принимается обычно равным1,3; 1,6 и 1,9 от диаметра колпачка. Чем больше шаг, тем меньше свободноесечение тарелки.Расстояние от колпачков до стенок корпуса колонны должно бытьминимальным. С учетом места, занимаемого опорным кольцом, это расстояниеможет быть доведено до 40 мм. Минимальное расстояние между колпачками исливной планкой должно быть 80—100 мм.Высота сливной планки принимается такой, чтобы погружение прорезейбыло не менее 12 мм.Максимальное отклонение плоскости тарелки от горизонтальногоположения должно быть не более 6 мм.
Специально поставленные опытыпоказали, что при больших расходах жидкости, т.е. в колоннах, работающих поддавлением, в абсорберах и десорберах допускается отклонение отгоризонтальной плоскости до 10—12 мм. Максимальный прогиб балок опорногокаркаса допускается до 3 мм в колоннах малого и среднего диаметров и до 6мм в колоннах большого диаметра. Отмеченные величины допустимыхотклонений плоскости тарелки от горизонтального положения и прогибы балокрекомендуются не только для колпачковых, но и для тарелок любых другихтипов [1].Тарелки типов ТСК-1 (рис.
3.27), ТСК-Р (рис. 3.28), ТСК-РЦ/РБ скапсульными колпачками применяют в процессах, происходящих приизбыточном и атмосферном давлении, а также при неглубоком вакууме снестабильными нагрузками по газу и жидкости [26].Колпачковые тарелки с капсульными колпачками до недавнего временисчитали лучшими контактными устройствами для ректификационных иабсорбционныхаппаратовблагодаряпростотеэксплуатациииуниверсальности.Основное преимущество этих тарелок — небольшое число колпачков ивозможность их очистки.
Остальные показатели этих тарелок низкие, поэтому в32настоящее время их заменяют более современными контактными устройствами[18].Рис. 3.27 Тарелка типа TCK-I33Рис. 3.28 Тарелка типа ТСК-Р3.4.2 УСТРОЙСТВО ТАРЕЛОК С ОДНОНАПРАВЛЕННЫМ ДВИЖЕНИЕМГАЗА И ЖИДКОСТИ (СТРУЙНЫХ)Устройство тарелок с однонаправленным движением газа и жидкости(струйных) описано в работах [1,4,15,24]. Такие тарелки имеют полотно спросечками, металл которых отогнут в виде лепестков или язычков (рис. 3.29).Все «язычки» отогнуты на одинаковый угол в одну сторону. Тарелка имеетсливные устройства обычной конструкции, однако не имеет сливной планки навыходе жидкости (применение затворной переливной планки также необязательно).Первый ряд прорезей по ходу жидкости желательно располагать нарасстоянии 30 мм от перелива, последний — на некотором расстоянии от краясливного кармана (100—150 мм) с целью создания отстойной зоны длядегазации жидкости.34Рис.
3.29…. Струйная тарелка: а — схема тарелки с наклонным переливом изаглубленным дном сливного кармана; б - карман с фигурной переливной планкой; в сливной карман без перелив; г – прорезь с отогнутой направляющей («язычком»).В местах расположения балок и опорного кольца прорези пропускаются,а через 500—1000 мм на балках и опорных кольцах рекомендуетсяприваривать вертикальные пластины высотой до 100 мм с цельюпредотвращения свободного прохода жидкости на тарелке. Пластины следуетрасполагать под углом к потоку жидкости.Для колонн со струйными тарелками, работающих под давлением,целесообразно применять наклонные переливы, обеспечивая входнуюплощадь переливов до 30% сечения колонны.Сливной карман струйных тарелок может быть выполнен конструктивнолибо с фигурной планкой, либо вообще без затворной планки, либо с карманом,имеющим заглубленное дно.Характерной особенностью струйных тарелок является отсутствиесливных планок [1].3.4.3 УСТРОЙСТВО ТАРЕЛОК КЛАПАННЫХУстройствотарелокклапанныхописаномногимиавторами[1,4,12,15,18,24].
Такие тарелки изготовляют с дисковыми и прямоугольнымиклапанами.Диаметр дисковых клапанов обычно составляет 50 мм; диаметротверстия под клапаном в полотне тарелки 30 — 40 мм, высота подъемаклапана 6 — 8 мм. При этом площадь проходного сечения щели междуполотном тарелки и пластиной клапана при его полном подъеме немногоменьше площади отверстия под клапаном. В нижнем положении клапанопирается на выступы, которые получают обычно просечкой и отгибаниемкраев пластины клапана так, чтобы между пластиной и полотном тарелкиоставался зазор 0,5— 1,5 мм.
Это позволяет исключить влияние силповерхностного натяжения на работу клапана.35Рис. 3.30. Конструкции клапанов: а — типа «Глитч», б — типа «Флекситреи»Для ориентирования при движении клапан снабжен направляющими.Применяют клапаны (рис. 3.30) с нижними направляющими (клапаны типа«Глитч») и направляющими, установленными на полотне тарелки (клапанытипа «Флекситрей»).
Клапаны располагают рядами в шахматном порядке кнаправлению потока жидкости.В колоннах применяют балластные клапанные тарелки, которыеблагодаря более равномерной работе имеют улучшенные показатели. Клапанытаких тарелок могут иметь индивидуальный и групповой балласт. При работетаких устройств вначале поднимается пластина 1 клапана (рис. 3.31), затем онаупирается в балласт 2 и поднимается вместе с балластом.Клапанные тарелки благодаря регулируемому сечению обеспечиваютвысокую эффективность в сравнительно широком диапазоне нагрузок.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
