- •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.
6.2 Гидродинамика аппаратов тарельчатого типа
Гидродинамика аппаратов тарельчатого типа изложена в работах [3, 5, 7, 8].
6.2.1 Гидродинамика барботажных тарелок
Характер распределения и взаимодействия пара (газа) и жидкости на тарелке барботажного типа зависит не столько от конструкции контактного устройства, сколько от скорости парового потока [3, 7]. Пар (газ), выходящий из большого числа отверстий и барботирующий через слой жидкости, создает газожидкостной слой, структура которого определяет его гидравлическое сопротивление.
Основным параметром, определяющим структуру газожидкостного слоя на тарелке, является скорость газа ωг , отнесенная к полному сечению аппарата. На рисунке 6.3 представлено возникновение различных зон в двухфазной системе газ - жидкость.
1 - зона барботажа; 2 - зона пены; 3 - зона брызг
Рисунок 6.3 - Возникновение различных зон в двухфазной системе на ситчатой тарелке
При небольших значениях ωг, не превышающих скорости свободного подъема пузырьков этого газа в данной жидкости, образуется типичный барботажный (пузырьковый) слой, т. е. пузырьки газа под действием архимедовой силы свободно всплывают в жидкости со скоростью 0,1…0,4 м/с. Лишь в тонком слое жидкости, примыкающем к решетке, скорость газа приближается к скорости пузырька от нескольких метров в секунду после отрыва его от отверстия до десятых долей метра в секунду в барботажном слое. Однако и для типичного барботажа характерно, что над пузырьковой зоной, в которой находится основная масса жидкости, обычно имеется зона пены, а над пеной - зона брызг, причем две последние зоны содержат лишь незначительную часть жидкости.
Образование зоны пены при малых скоростях газа происходит потому, что кинетическая энергия всплывающих пузырьков газа может быть недостаточной для преодоления механической прочности поверхностной пленки, в особенности адсорбционного слоя поверхностно-активных веществ. Поэтому над типично барботажным слоем образуется зона малоподвижной ячеистой структурированной пены.
Над газожидкостным слоем, в котором жидкость является непрерывной фазой, всегда имеется зона брызг той или иной концентрации. При выходе пузырьков газа из слоя жидкости (пены) и разрушения поверхностной пленки всегда происходит образование брызг, которые поднимаются потоком газа над слоем жидкости или пены на различную высоту в зависимости от их дисперсности и скорости газа. При увеличении скорости газа зона пены расширяется за счет пузырьковой зоны.
Обычно при достижении скорости газа в полном сечении аппарата ωг = 0,5…0,7 м/с дисперсная система становится в основном пенной, лишь у самой решетки остается типично барботажнын слой толщиной в несколько миллиметров, а также сохраняется незначительная по заключенной в ней массе жидкости зона брызг.
Свободное всплывание пузырьков без накопления газа в жидкости возможно лишь при условии, если скорость газа, отнесенная к полному сечению аппарата, будет меньше произведения ω’п∙φп, где ω’п - скорость всплывания пузырька, φп - доля площади сечения аппарата, занятая пузырьками. Если принудительный поток газа, вводимый через решетку, больше ω’п∙φп, то свободное всплывание пузырьков не обеспечивает отвода всего газа, поступающего в газожидкостный слой. Поэтому при ωг > ω’п∙φп одновременно с образованием ячеистой пены, проникающей в глубь жидкости, начинается накопление пузырьков газа в самой толще жидкости, что приводит к возникновению подвижной пены. При дальнейшем увеличении скорости газа меняется высота слоя и характер пены. Одновременно с образованием подвижной пены внутри слоя жидкости наблюдается разрушение ячеек малоподвижной пены. Так. с повышением скорости газа происходит постепенный переход от барботажного режима к режиму эмульгирования. Общая высота пены при переходном режиме после повышения до максимума во многих случаях снижается, особенно для жидкостей, способных к образованию стойких коллоидных пен. Преобладание слоя ячеистой структурированной пены, которое соответствует переходному режиму от барботажной системы к взвешенному слою подвижной пены, наблюдается в широком интервале скоростей газа от 0,5 до 1,0 м/с. В этом интервале с ростом ωг пена становится все более подвижной и при ωг = 1,0…1.3 м/с превращается в сильно турбулизованный слой подвижной пены.