Конструирование и расчет элементов колонных аппаратов. Учебное пособие (1093152), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Каплижидкости, слетающие с дисков, движутся в горизонтальном направлении и,ударяясь об отражательные кольца 2, разбиваются на мелкие брызги. Вколонне капли движутся по винтовой линии, причем вращательное движениезатухает по мере движения капель вниз (угол наклона винтовой линииувеличивается).Абсорбер с вращающимся погружным конусом. Типичным аппаратомэтого типа является абсорбер Фельда (рис. 4.2,а). Внутри цилиндрическогокожуха 1 расположены по высоте несколько тарелок 2, заполненных жидкостью.На валу 5 закреплены вращающиеся вместе с ним конуса 4. Нижние краяконусов погружены в находящуюся на тарелках жидкость.
При вращении валажидкость поднимается по конусам и под действием центробежной силысбрасывается с их верхних обрезов, образуя факел распыла.Разновидностью аппаратов с вращающимся погружным конусомявляется показанный на рис. 4.2,б ротационный аппарат Сафина. Роторсостоит из конуса-питателя 6 и концентрических колец 7.
Нижний край конусапитателя погружен в жидкость, находящуюся в кольцевом желобе 8.Разбрызгиваемая конусом-питателем жидкость собирается на внутреннейповерхности первого от центра кольца 7 (коническая отбортовка колецпрепятствует стенанию жидкости вниз), разбрызгивается с его верхнего края навторое кольцо и т.д. Жидкость, разбрызгиваемая с наружного кольца,собирается в периферийном желобе 9 и по перетокам 10 стекает в желоб 8.Перетекание жидкости со ступени на ступень происходит за счет переполненияжелоба 8.Рис. 4.1. Центробежный полый аппарат с многодисковым разбрызгивателем:1 — многодисковый разбрызгиватель; 2 — отражательные кольца; 3 — вход газа.50Рис.
4.2. Аппараты с вращающимся погружным конусом: а - аппарат Фельда, б —аппарат Сафина: 1 — кожух, 2 — тарелка, 3 - перегородка, 4 — конус, 5 — вал, 6 - конуспитатель, 7 -кольцо, 8 — кольцевой желоб, 9 — периферийный желоб, 10 — переток.Механические абсорберы с горизонтальным валомАбсорбер с разбрызгивающими валками. Основным рабочим органомэтих абсорберов является горизонтальный вал, на котором закреплены лопасти(рис.
4.3) или диски (рис. 4.4). Лопасти или диски слегка погружены в жидкость;при вращении они захватывают жидкость и разбрызгивают ее, образуя факелраспыла.Разбрызгивающие валки устанавливают в камерах так, что газ движетсяперпендикулярно или параллельно осям валков. При этом по ходу движениягаза размещают перегородки. Движение газа параллельно оси валковприменяется в абсорберах с двумя валками, а перпендикулярное движение—при числе валков два и более.Рис.
4.3. Аппарат с разбрызгивающими валками лопастного типа: 1—валки; 2, 3—перегородкиРис. 4.4. Аппарат с разбрызгивающими дисками: 1 — вал, 2 — диски, 3 —перегородки.Горизонтальный одновальный аппарат. Конструкция этого аппаратаразработана Ганзом. Диски имеют диаметр, составляющий примерно 0,9 отдиаметра аппарата. По периферии диски надрезаны на 1/3 диаметра, и концы51их загнуты в виде лопаток (рис. 4.5).
На поверхности дисков сделаны отверстиядля прохода газа.Рис. 4.5. Диск горизонтального одновального абсорбера.Центробежные аппарат, показан на рис. 4.6. На валу 1 укреплен ротор2 с кольцами 3, между которыми расположены неподвижные кольца 4 статора.При вращении ротора жидкость поднимается по внутренней поверхности колец3 и под действием центробежной силы разбрызгивается с их верхних обрезов.Распыленная жидкость ударяется о неподвижные кольца 4 и стекает в ротор,после чего распыливается на следующем (считая от центра) кольце 3.
Газдвижется в направлении, указанном стрелками, в зазорах междувращающимися и неподвижными кольцами (противотоком, как изображено нарисунке, или прямотоком), пересекая при этом факел распыленной жидкости.Рис. 4.6. Центробежныйаппарат: 1 — вал, 2 — ротор, 3 — кольца ротора; 4 - кольцастатораИсследования гидро- и аэродинамики центробежного абсорбера [24]показали, что вращение ротора оказывает существенное влияние насопротивление аппарата, которое в то же время практически не зависит (приокружной скорости внутреннего кольца ротора выше 2 м/сек) от того,производится подача жидкости или нет.
При малом числе оборотов роторацентробежная сила становится недостаточной для того, чтобы жидкостьдвигалась пленкой по внутренним поверхностям колец ротора, и жидкостьнакапливается между ними, уменьшая зазор для прохода газа между ротором инижней частью колец статора. Это ведет к возрастанию сопротивления и далеек захлебыванию аппарата.525 ГИДРОДИНАМИКА КОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВ5.1 ГИДРОДИНАМИКА ПЛЕНОЧНЫХ АППАРАТОВГидродинамика пленочных аппаратов представлена в обзорахсодержащихся в работах [15,24].Однофазноепленочноетечение.
Течение пленки жидкости впленочных аппаратах происходит в условиях воздействия на пленку газовогопотока. При небольших скоростях газа это воздействие незначительно, итечение пленки можно рассматривать как однофазное [24]. Исследованияпоказали, что наблюдаются три основных режима течения пленки:• ламинарное течение пленки с гладкой поверхностью раздела фаз (рис.5.1,а);• ламинарное течение пленки с волнистой поверхностью раздела фаз (рис.5.1,б);• турбулентное течение пленки.Переход к волновому режиму обусловлен действующими на свободнуюповерхность пленки (т.е. на границе раздела фаз) силами поверхностногонатяжения.
При воздействии сил поверхностного натяжения волновое течениепри определенных расходах жидкости более устойчиво, чем ламинарное сгладкой поверхностью раздела фаз. При малых расходах жидкости, наоборот,более устойчивым является течение с гладкой поверхностью, а возникающиепри наличии возмущений волны быстро затухают. Опытами установлено, чтоуже при добавке к жидкости небольших количеств поверхностно-активныхвеществ течение с гладкой поверхностью сохраняется даже при значительныхзначениях Reж.Рис. 5.1.
Схема пленочного течения по вертикальной поверхности: а —распределение скоростей при ламинарном течении; б—волновое течение.Пленочноетечение вдвухфазном потоке. При однофазномпленочном течении касательное напряжение в пленке достигает максимума устенки и уменьшается до нуля на свободной поверхности. При двухфазномпотоке воздействие газа на течение пленки проявляется в том, что у свободнойповерхности, где скорости жидкости и газа одинаковы, в обеих фазах возникаюткасательные напряжения, равные по величине, но противоположные по знаку.53Касательное напряжение в газовой фазе направлено в сторону,противоположную движению газа.При движении снизу вверх (противоток) газ тормозит стекание пленки.Это приводит к увеличению толщины пленки и уменьшению средней скоростиее течения, причем гидравлическое сопротивление аппарата возрастает.
Еслискорость газа составляет 5—10 м/сек, наступает так называемое захлебывание,сопровождаемое накоплепием жидкости в аппарате и резким ростомгидравлического сопротивления. В случае дальнейшего повышения скоростигаза жидкость движется уже снизу вверх (восходящий прямоток); при этомгидравлическое сопротивление сначала падает до некоторого минимальноюзначения, а затем снова возрастает. Если скорость газа выше 15—40 м/сек,жидкость отрывается от поверхности пленки и уносится с газом в виде брызг.При движении сверху вниз (нисходящий прямоток) газ увлекает пленкужидкости, что увеличивает ее среднюю скорость и уменьшает толщину пленки.При одинаковых скоростях газа гидравлическое сопротивление ниже, чем вслучае движения газа снизу вверх.
Устойчивый нисходящий прямоток можетсуществовать, если скорости газа не превышают 15—30 м/сек; при болеевысоких скоростях происходит брызгоунос.Распределение скоростей в газовом и жидкостном потоках дляописанных режимов течения пленки показано на рис. 5.2.Гидравлическое сопротивление в трубках с орошаемыми стенками и ваппаратах с листовой насадкой при двухфазном потоке выше, чем приоднофазном движении газа (при одинаковыхрасходахгаза),чтообъясняется:• уменьшением сечения для прохода газа (поскольку часть сечения занятатекущей жидкостью);• увеличением относительной скорости газа, определяющей величинугидравлического сопротивления, по сравнению с его абсолютной скоростью(при противотоке);• передачей от газа к жидкости некоторой части энергии, которая расходуетсяна преодоление силы тяжести (при движении газа вверх) или на ускорениетечения жидкости (при движении газа вниз);• потерей энергии, обусловленной движением волн.Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
