Колпачковая тарелка с желобчатыми и туннельными колпачками
Колпачковые тарелки с желобчатыми колпачками возможно, наименее перспективные тарелки, т.к. установлено, что КПД этих тарелок по сравнению с другими тарелками наиболее низок,эффективность их низка, по сечению они работают неравномерно. По этой причине в дальнейшем такие тарелки не будут проектироваться, хотя в настоящее время довольно распространены.
Рис.
Желобчатые тарелки выполняются однопоточными и двухпоточными. Колпачки могут регулироваться по высоте.
Все указанные тарелки имеют одну общую особенность: жидкость с тарелки на тарелку перетекает через специальные устройства – переливные устройства. Рассмотрим некоторые основные их типы.
Переливные устройства (с тарелки на тарелку)
Переливное устройство должно обеспечивать переток жидкости заданного расхода при максимальных допустимых нагрузках с одной тарелки на другую, не нарушая нормальной работы тарелок
Рис.
Наиболее широко применяются сегментные переливы с прямыми переливными планками. При больших расходах жидкости для лучшей дегазации жидкости применяют сегментные переливы с наклонными планками, площадь которых наверху в 2 раза больше, чем внизу. Переливные устройства из труб ??? только при небольших расходах жидкости.
На работу перелива большое внимание оказывает также конструкции узлов ввода и вывода жидкости. Необходимо, чтобы узел вода жидкости на тарелку:
Создавал умеренное сопротивление перетоку жидкости;
Обеспечивал спокойный, равномерный и безударный ввод жидкости.
Если необходимо уменьшить сопротивление перетоку жидкости, то по возможности стараются не применять затворную перегородку, кромки сливных и переливных перегородок делать закругленными, а на прямоточных тарелках не предусматривать начальный гидравлический затвор в вводе жидкости.
Заглубленный сливной карман обеспечивает ввод жидкости.
Конструкции ввода и вывода жидкости из тарелки
Со скругленными кромками переливных и затворных перегородок и с перегородками (п) перед сливной планкой;
Без начального гидравлического затвора и с отражателем (о);
С эжектирующим устройством;
С фигурной затворной планкой (ф) и с отбойным устройством над переливом (у);
С трубками, установленными над сливной планкой (т);
С перфорированными пластинами в переливе.
Равномерный ввод жидкости обеспечивается конструкцией (г), или первый ряд барботажных устройств располагают на таком расстоянии, чтобы поступающая жидкость не ударялась о них.
Узел вывода жидкости с тарелки должен:
Обеспечивать равномерный, по возможности безударный слив жидкости;
Способствовать дегазации жидкости в переливе.
Безударный слив особенно необходим при больших расходах жидкости. На прямоточных тарелках равномерный слив жидкости обеспечивается установкой над переливом специальных отражателей (б) или более эффективных отбойных устройств (г).
Возможно поступление пара в перелив. Для разделения пара и жидкости в переливе рекомендуется над сливной планкой устанавливать вертикальный сетчатый сепаратор.
В колоннах любого размера при очень малых расходах желательно предусматривать защищенный перелив не некотором расстоянии от сливной перегородку, предотвращающую выбросы паром вспененной жидкости. Но при большом диаметре тарелок и больших расходах жидкости защищенный перелив заметно уменьшает производительность аппарата.
Сливные планки могут отклоняться от горизонтальной линии не более 3 мм на 1 м длины планки. В основании сливного устройства предусматривается дренажные отверстия диаметром 10 – 16 мм., площадь которых должна быть не более 0,01% от площади сливного кармана.
Все описанные выше переливные тарелки работают по одинаковой схеме. Нормальной является такая работа, когда пар проходит равномерно по всему сечению тарелки, жидкость сливается через переливные устройства. Неустойчивая работа тарелки характеризуется либо неравномерным проходом пара по сечению, либо ненормальным перетоком жидкости с тарелки на тарелку.
При больших нагрузках по пару, превышающих максимально допустимые величины, жидкость накапливается на тарелке, переток затрудняется из – за заполнения переливных устройств вспененной жидкостью.
При перегрузках в колонне (на тарелках) по жидкости картина может быть сложной, но в общем случае нагрузка по пару уменьшается. Массобмен между паром и жидкостью происходит на тарелках во вспененном слое. При больших нагрузках по пару возможен унос жидкости на вышележащую тарелку и тем больше, чем меньше давление в колонне.
В колоннах с большим давлением большую роль играет не унос жидкости, а захлебывание – накопление жидкости в сливном устройстве до тех пор, пока уровень жидкости не дойдет до верхней кромки сливной планки вышележащей тарелки. Таким образом конечным результатом захлебывания является повышение (резкое) давления в колонне.
Много внимания уделяется увеличению производительности колонн. Увеличение свободного сечения колонны, повышает ее производительность, и при свободном сечении 25 – 30 % конструкция контактного устройства уже не имеет существенного значения. Эффективность тарелки остается такой же, но диапазон устойчивой и эффективной работы уменьшается.
Производительность аппаратов, работающих под давлением может быть увеличена за счет лучшей организации дегазации жидкости (например применением наклонных сливных планок) или других конструктивных решений.
Повышение производительности вакуумных колонн может быть достигнуто за счет уменьшения гидравлического сопротивления тарелки и организации потоков таким образом, чтобы был минимальный унос жидкости.
Производительность абсорбционных колонн можно увеличить за счет уменьшения уноса жидкости с верхней тарелки и лучшего сепарирования уносимой с газом (паром) жидкости. Увеличение давления с этой целью приводит к ухудшению условий разделения.
Часто при работе аппаратов для разделения наблюдается вспенивание, с которым можно бороться введением антивспенивателя (например ???).