- •Колонные аппараты процессов абсорбции и ректификации и элементы расчета
- •Рецензенты:р.Н.Фаткуллин Доцент кафедры,кандидат технических наук т.Г. Белобородова
- •Содержание
- •Основные обозначения
- •1 Классификация аппаратов колонного типа
- •1.2 Отбойные устройства колонных аппаратов
- •2 Колонные аппараты насадочного типа
- •2.1 Распределительные устройства насадочных колонн
- •2.1.1 Распределительные устройства для подачи жидкости
- •2.1.2 Распределители газа
- •2.2 Насадочные контактные устройства
- •2.2.1 Характеристика насадок
- •3 Колонные аппараты тарельчатого типа
- •3.1 Классификация контактных тарелок
- •3.2 Характеристика тарелок с переливными устройствами
- •3.2.1 Устройство и работа барботажной тарелки
- •3.2.2 Конструкции переливных устройств
- •3.2.2.1 Устройства ввода и вывода жидкости
- •3.2.3 Минимальная скорость перехода на беспровальный режим
- •3.2.4 Градиент уровня жидкости на тарелке
- •3.2.5 Захлебывание тарелок с переливными устройствами
- •3.2.6 Тарелки колпачкого типа
- •3.2.6.1 Тарелки с круглыми колпачками
- •3.2.6.2 Тарелки с s – образными элементами
- •3.2.7 Тарелки клапанные
- •3.2.8 Тарелки ситчатые
- •3.2.8.1 Тарелки ситчатые с отбойными элементами
- •3.2.8.2 Тарелки ситчато-клапанные
- •3.2.9 Тарелки с однонаправленным движением пара (газа) и жидкости
- •3.3 Характеристика тарелок провального типа
- •3.3.1 Решетчатые тарелки
- •3.3.2 Тарелки вихревого типа
- •3.4 Основы выбора типа тарелок
- •3.5 Технические характеристики тарелок
- •Колонные аппараты пленочного типа
- •5 Распыливающие аппараты колонного типа
- •5.1 Полые распыливающие аппараты
- •5.2 Скоростные прямоточные распыливающие аппараты
- •6 Гидродинамика аппаратов колонного типа
- •6.1 Гидродинамика аппаратов насадочного типа
- •6.1.1 Однофазное движение потока через насадку
- •6.1.1.1 Движение газа
- •6.1.1.2 Движение жидкости
- •6.1.2 Двухфазное движение газа и жидкости через насадку
- •6.2 Гидродинамика аппаратов тарельчатого типа
- •6.2.1 Гидродинамика барботажных тарелок
- •6.2.2 Гидродинамика тарелок с переливными устройствами
- •6.2.2.1 Гидродинамика тарелки колпачкового типа
- •6.2.3 Гидродинамика тарелок провального типа
- •6.3 Гидродинамика аппаратов пленочного типа
- •6.3.1 Однофазное пленочное течение
- •6.3.2 Пленочное течение в двухфазном потоке
- •7.Гидродинамический расчет аппарата тарельчатого типа.
- •7.1 Гидродинамический расчет аппаратов тарельчатого типа
- •7.1.1 Расчет переливных устройств
- •7.1.2 Гидродинамический расчет тарелок с переливными устройствами
- •7.2. Расчет тарелок провального типа
- •8 Расчет сосудов и аппаратов колонного типа.
- •8.1Расчетные сечения.
- •8.2. Расчетные нагрузки и расчетная температура.
- •8.3 Сочетание нагрузок.
- •8.4 Корпус колонного аппарата.
- •8.5 Расчет элементов опоры колонных аппаратов.
- •9 Расчет опорных балок под тарелки и решетки.
- •1 Расчет на прочность колонны
- •1.9 Расчет нижнего днища Расчет аналогичен расчету верхнего днища.
- •2 Расчет колонны на ветровую нагрузку
- •10 Расчет опор колонных аппаратов на ветровую нагрузку и сейсмическое воздействие
- •11 Компьютерный расчет опор колонных аппаратов на ветровую нагрузку и сейсмические воздействия
- •Список использованных источников.
Основные обозначения
а- удельная поверхность насадки, м2/м3 (часть 2); линейный размер
наиболее узкого сечения перелива, м (часть7)
D- диаметр тарелки, м
Dк - диаметр колонны, м
dк - диаметр колпачка, м
dо -- диаметр отверстия, м
dэ- - эквивалентный диаметр щели тарелки или насадки, м
Fт - площадь поперечного сечения колонны, м2
Fо - площадь для прохода пара (газа) на тарелке , м2
Fпер - площадь одного переливного устройства на тарелке, м2
Fр - рабочее сечение тарелки, м2
Fс – свободное сечение тарелки, . м2 .
fc- относительное свободное сечение тарелки, м2/м2
fпер- относительное сечение перелива, м2/м2
Gж – расход жидкого потока, кг/с или кг/ч
Gп – расход парового потока, кг/с или кг/ч
g – ускорение свободного падения, м/с2
Hж – высота уровня жидкости в переливном устройстве, м
Hп – высота слоя пены ,м
Hс – высота сепарационного пространства, м
Hт – расстояние между тарелками, м
h1– высота подпора жидкости над водосливом, м
hг.б.– глубина барботажа, м
hпр– высота прорезей на колпачке тарелки, м
h откр пр–высота открытия прорезей, м
hсп– высота сливного порога на тарелке, м
hу– зазор между колпачком и основанием тарелки, м
hс– сопротивление сухой тарелки, мм вод. ст
Lж– длина пути жидкости на тарелке, м
m- число колпачков на тарелке
n- диапазон устойчивой работы тарелки
nр– число рядов колпачков или паровых патрубков тарелки из S-образных
элементов на одном потоке жидкости
П- периметр (длина) сливной перегородки, м
Р- абсолютное давление, Па
∆Р – общее сопротивление тарелки, Па
∆Рс – сопротивление сухой тарелки, Па
∆Рж – сопротивление газового потока в слое жидкости на тарелке, Па
∆РG – сопротивление, обусловленное поверхностным натяжением жидкости, Па
s- ширина переливного устройства, м
U- плотность орошения, м3 /(м2. с) или м3 /(м2. ч)
Vг – объемный расход газа (пара), м3 /с
Vж– объемный расход жидкости, м3 /с
Vпр– объем газа (пара), проходящего через одну прорезь, м3 /с
ω- массовая скорость потока, кг/(м2.с)
ωдоп- допустимая скорость пара в свободном сечении колонны, м/с
ωмакс- максимальная допустимая скорость пара в свободном сечении колонны, м/с
ωмин- минимальная допустимая скорость пара в свободном сечении колонны, м/с
ωо- скорость пара в свободном сечении тарелки, м/с
ωр- скорость пара в рабочем сечении тарелки, м/с
У- унос жидкости на тарелке, кг/кг
Z- число прорезей в колпачке
∆- градиент уровня жидкости на тарелке ( разность статистических уровней на
входе и выходе), мм
δ – толщина тарелки, м
εэф – относительная эффективная площадь тарелки, м2/ м2
μn – динамическая вязкость пара (газа), Па с
μж – динамическая вязкость жидкости, Па с
ξ- коэффициент сопротивления решетки (часть 2), коэффициент сопротивления
сухой тарелки (часть7)
ρ- плотность потока, кг/м3
t- шаг (расстояние между центрами колпачков, отверстий), м
σ- поверхностное натяжение жидкости, Н/м; допустимое напряжение, Па
Ψ- коэффициент смачивания насадки (часть 2), доля зеркала барботажа на
тарелке (часть 3)
φ- коэффициент вспениваемости жидкости.
Введение
Для контактирования потоков пара (газа) и жидкости при осуществлении массообменных процессов (ректификация, абсорбция, десорбция) применяются аппараты различных конструкций, среди которых наибольшее распространение получили аппараты колонного типа. Эти аппараты работают в широком диапазоне давлений (от вакуума до десятков МПа) и температур (включая и минусовые значения) и обладают высокой производительностью.
В химической технологии, нефтехимии, нефте- и газопереработке используют аппараты с поверхностью контакта фаз, образованной в процессе движения потоков (тарельчатые и насадочные колонны) и с фиксированной поверхностью фазового контакта (пленочные колонны с орошаемыми стенками, распылительные колонны).
Разнообразие конструктивного оформления аппаратов колонного типа и широкий диапазон изменения рабочих параметров предъявляют высокие требования к выбору и расчету аппаратуры.