- •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.
6.3 Гидродинамика аппаратов пленочного типа
Гидродинамика пленочных аппаратов изложена в работах [3,7].
6.3.1 Однофазное пленочное течение
Течение пленки жидкости в пленочных аппаратах происходит в условиях воздействия на пленку газового потока. При небольших скоростях газа это воздействие незначительно, и течение пленки можно рассматривать как однофазное [7]. Исследования показали, что наблюдаются три основных режима течения пленки:
- ламинарное течение пленки с гладкой поверхностью раздела фаз (рисунок 6.9, а);
- ламинарное течение пленки с волнистой поверхностью раздела фаз (рисунок 6.9, б);
- турбулентное течение пленки
а б
а – распределение скоростей при ламинарном течении;
б – волновое течение
Рисунок 6.9 - Схема пленочного течения по вертикальной поверхности
6.3.2 Пленочное течение в двухфазном потоке
При однофазном пленочном течении касательное напряжение в пленке достигает максимума у стенки и уменьшается до нуля на свободной поверхности. При двухфазном потоке воздействие газа на течение пленки проявляется в том, что у свободной поверхности, где скорости жидкости и газа одинаковы, в обеих фазах возникают касательные напряжения, равные по величине, но противоположные по знаку. Касательное 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 скорости ее течения, причем гидравлическое сопротивление аппарата возрастает. Если скорость газа составляет 5…10 м/с, наступает так называемое захлебывание, сопровождаемое накоплением жидкости в аппарате и резким ростом гидравлического сопротивления. В случае дальнейшего повышения скорости газа жидкость движется уже снизу вверх (восходящий прямоток); при этом гидравлическое сопротивление сначала падает до некоторого минимальною значения, а затем снова возрастает. Если скорость газа выше 15…40 м/с жидкость отрывается от поверхности пленки и уносится с газом в виде брызг.
При движении сверху вниз (нисходящий прямоток) газ увлекает пленку жидкости, что увеличивает ее среднюю скорость и уменьшает толщину пленки. При одинаковых скоростях газа гидравлическое сопротивление ниже, чем в случае движения газа снизу вверх. Устойчивый нисходящий прямоток может существовать, если скорости газа не превышают 15…30 м/с; при более высоких скоростях происходит брызгоунос.
Распределение скоростей в газовом и жидкостном потоках для описанных режимов течения пленки показано на рисунке 6.10.
Гидравлическое сопротивление в трубках с орошаемыми стенками и в аппаратах с листовой насадкой при двухфазном потоке выше, чем при однофазном движении газа (при одинаковых расходах газа), что объясняется:
- уменьшением сечения для прохода газа (поскольку часть сечения занята текущей жидкостью);
- увеличением относительной скорости газа, определяющей величину гидравлического сопротивления, по сравнению с его абсолютной скоростью (при противотоке);
- передачей от газа к жидкости некоторой части энергии, которая расходуется на преодоление силы тяжести (при движении газа вверх) или на ускорение течения жидкости (при движении газа вниз);
- потерей энергии, обусловленной движением волн.
а б в
а – противоток; б – нисходящий прямоток; в – восходящий прямоток
Рие. 6.10 - Распределение скоростей при пленочном течении в двухфазном потоке
При скоростях газа 2…10 м/c сопротивление в случае нисходящего прямотока в 10…20 раз ниже, чем в случае противотока. В области скоростей выше 10 м/c различие в сопротивлении между нисходящим и восходящим прямотоком не столь велико и сглаживается по мере увеличения скорости газа.
В пленочных аппаратах с противоточным движением фаз при некоторой скорости газа наступает захлебывание. Начало захлебывания (подвисание) характеризуется резким возрастанием сопротивления, а также количества находящейся в аппарате жидкости. При небольшом увеличении скорости газа аппарат начинает заполняться жидкостью, через которую барботирует газ; при дальнейшем повышении скорости происходит выброс жидкости вместе с газом через верхнюю часть аппарата или (при подаче жидкости снизу) переход к восходящему прямотоку.