- •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
- •6.1.1.2 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.
Колонные аппараты пленочного типа
В аппаратах пленочного типа газ (пар) и жидкость соприкасаются на поверхности текущей жидкой пленки. Течение пленки происходит по вертикальным поверхностям, представляющим собой трубы или пластины. Известны три типа пленочных аппаратов [3,5,7]
- трубчатые аппараты, в которых пленка стекает по внутренней поверхности вертикальных труб;
-аппараты с листовой (плоско-параллельной) насадкой, в которых пленка стекает по обеим поверхностям вертикальных пластин;
- аппараты с восходящим (обращенным) движением пленки.
Аппараты первых двух типов работают при противотоке газа и жидкости (газ движется снизу вверх навстречу стекающей по поверхности пленке); они могут работать также при нисходящем прямотоке (газ и жидкость движутся сверху вниз). Аппараты третьего типа работают при восходящем прямотоке (газ и жидкость движутся снизу вверх).
Трубчатые аппараты, а также аппараты с восходящим движением пленки могут применяться при одновременном отводе или подводе тепла в процесс; по развиваемой в единице объема поверхности соприкосновения фаз и по интенсивности массопередачи эти аппараты значительно превосходят поверхностные, у которых поверхностью контакта является «зеркало жидкости».
Гидравлическое сопротивление трубчатых аппаратов и аппаратов с листовой насадкой даже при сравнительно больших скоростях газа (4…5 м/с) невелико. Аппараты с восходящим движением пленки, работающие при высоких скоростях газа (свыше 15…20 м/с) — высокоинтенсивные аппараты, но в то же время обладают значительным гидравлическим сопротивлением.
В настоящее время пленочные аппараты применяются сравнительно редко; из них наиболее распространены трубчатые аппараты, используемые для поглощения хорошо растворимых газов (HCI, NH3) из концентрированных газовых смесей при одновременном отводе тепла.
Перспективными следует считать аппараты с листовой насадкой, а также аппараты с нисходящим и восходящим прямотоком, работающие при высоких скоростях газа.
Трубчатые пленочные аппараты (рисунок 4.1,а) выполняют в виде кожухотрубных (вертикально-оросительных) теплообменников, которые состоят из вертикального пучка труб 1, закрепленных в трубных решетках 2. Жидкость поступает на верхнюю трубную решетку, распределяется по трубам 1 (как показано на рисунке 4.1, узел А) и стекает по их внутренней поверхности в виде пленки. При большом числе труб для равномерного распределения жидкости по трубам применяют специальные распределительные устройства (рисунок 4.2). В межтрубном пространстве аппарата движется охлаждающая жидкость (обычно вода).
1-трубы; 2-трубные решётки; 3-корпус; 4-перегородки; 5-пластины;
6- распределительное устройство
Рисунок 4.1 – Трубчатый аппарат (а) и с плоскопараллельной (листовой) насадкой (б)
Условием нормальной работы трубчатых аппаратов является равномерное распределение орошающей жидкости как между отдельными трубами, так и по периметру каждой трубы. Выполнение этого условия сопряжено со значительными трудностями, особенно при большом числе труб. Жидкость должна подаваться к стенкам труб так, чтобы она вся текла по их внутренней поверхности в виде пленки. Необходимо избегать течения жидкости по сечению трубы в виде струй, капель и т.д.
а – щелевое; б – типа трубы Вентури; в – с зубчатым венцом; г – с пружинной вставкой
Рисунок 4.2 – Устройства для подачи жидкости к стенкам трубы
Аппараты с листовой насадкой (рисунок 4.1, б) представляют собой колонны с насадкой в виде вертикальных пластин 5 (плоско-параллельная насадка) из того или иного твердого материала (металл, дерево, пластические массы) или туго натянутых полотнищ ткани. В верхней части аппарата находятся распределяющие жидкость устройства 6, равномерно орошающие каждую пластину с обеих сторон.
Условиями нормальной работы аппаратов с листовой насадкой являются строго вертикальная установка пластин и равномерное распределение орошающей жидкости. Как и в трубчатых пленочных аппаратах, выполнение последнего условия - довольно трудная задача.
Распределители орошения в аппаратах с листовой насадкой изображены на рисунке 4.3. Стержневой распределитель, показанный на рисунке 4.3,а, состоит из стержней 3, проходящих с небольшим зазором (около 0,5 мм с каждой стороны) через отверстия в плите 2 и опирающихся нижними концами на пластины насадки 1. Жидкость, стекая через зазоры и далее по стержням, поступает на насадку. Стержневой распределитель требует тщательного монтажа, зазоры между стержнями и отверстиями в плите легко забиваются.
Колосниковые распределители (рисунок 4.3,б) состоят из нескольких расположенных крест-накрест друг над другом колосниковых решеток 4. На верхнюю решетку жидкость подается через ниппели 5 (с диаметром отверстия 2…3 мм), закрепленные в плите 2. Для лучшего распределения жидкости пластины колосников рекомендуют обтягивать тканью или мелкой металлической сеткой. Газ выходит через расположенные в плите патрубки 6, сечение этих патрубков должно составлять не менее 40% от площади сечения аппарата. При небольших скоростях газа его можно отводить из аппарата ниже плиты 2.
а – стержневой, б – колосниковый; 1 – пластины насадки, 2 – плита;
3 – стержни, 4 – колосниковые решетки, 5 – ниппели, 6 – патрубки для прохода газа, 7 – зубья питателя
Рисунок 4.3 – Распределители орошения в аппаратах с листовой насадкой
Аппараты с восходящим движением пленки работают, используя следующее явление. При достаточно высоких скоростях (более 10 м/с) движущийся снизу вверх газ увлекает жидкую пленку в направлении своего движения, осуществляя, таким образом, восходящий прямоток. Процесс в этих аппаратах ведут при больших скоростях газа (до 40 м/с), чем достигаются высокие коэффициенты массопередачи, но одновременно с этим увеличивается их гидравлическое сопротивление. Последнее обстоятельство затрудняет широкое применение этих аппаратов для проведения массо- и теплообменных процессов.
Аппараты с восходящим движением пленки (рисунок 4.4, а,б) состоят из пучка труб 1, закрепленных в трубных решетках 2. Газ проходит через распределительные патрубки 4, расположенные соосно с трубами 1. Жидкость поступает в трубы через щели 5 (см. узел Б). Движущийся с достаточно высокой скоростью газ увлекает жидкую пленку снизу вверх, т. е. аппарат работает в режиме восходящего прямотока. По выходе из труб 1 жидкость сливается на верхнюю трубную решетку и выводится из аппарата. Для снижения брызгоуноса с отходящим газом устанавливаются брызгоотбойники 3. С целью охлаждения жидкости в межтрубное пространство подают охлаждающий агент. Для повышения эффективности процесса применяют многоступенчатые абсорберы подобного типа.
На рисунке 4.4,б показан двухступенчатый пленочный аппарат с восходящим движением жидкости, каждая ступень которого работает по принципу прямотока, в то время как в аппарате в целом газ и жидкость движутся противотоком. Применение многоступенчатых аппаратов существенно усложняет их конструкцию.
а – одноступенчатый абсорбер; б – двухступенчатый абсорбер;
узел А – схема движения фаз на выходе из труб; узел Б – схема движения фаз на входе в трубы; 1 – трубы; 2 – трубные решетки;
3 – брызгоотбойники; 4 – распределительные патрубки; 5 – щели для подачи абсорбента
Рисунок 4.4 – Пленочные абсорберы с восходящим движением жидкости