- •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.
3.2.8.2 Тарелки ситчато-клапанные
Для уменьшения гидравлического сопротивления и расширения диапазона устойчивой работы ситчатых тарелок их комбинируют с клапанными устройствами (рисунок 3.33); в результате повышается эффективность работы тарелки при малой и большой производительности по пару. При малых нагрузках тарелка работает как обычная ситчатая, с увеличением нагрузки открывается клапан 5 и между клапаном и тарелкой 6 образуется щель, откуда под некоторым углом к горизонтали выходит пар, обеспечивая перемещение жидкости по тарелке в направлении слива и уменьшая разность уровней жидкости на тарелке.
Ситчато-клапанная тарелка обеспечивает большой диапазон устойчивой работы при небольшом гидравлическом сопротивлении, что делает ее пригодной для процессов, протекающих под вакуумом.
1 – корпус колонны; 2 – переливное устройство; 3 – сливная перегородка; 4 – гидравлический затвор; 5 – клапан прямоточный;
6 – ситчатое полотно; 7 – входной участок тарелки
Рисунок 3.33 – Тарелка ситчато-клапанная
3.2.9 Тарелки с однонаправленным движением пара (газа) и жидкости
К тарелкам с однонаправленным движением взаимодействующих фаз относятся пластинчатые и чешуйчатые (или язычковые) [4, 6].
На пластинчатой тарелке жидкость с вышележащей тарелки поступает в гидрозатвор 1 (рисунок 3.34) и через переливную перегородку 2 попадает на тарелку, состоящую из ряда наклонных пластин 3. Наклонные пластины образуют щели, через которые с большой скоростью (20…30м/c) проходит пар (газ). При контактировании фаз происходит диспергирование жидкости паровым потоком. Наклонные пластины изменяют направление движения пара от вертикального в сторону слива, что увеличивает скорость перемещающейся в основном в виде струй и капель жидкости от переливной перегородки 2 к сливному карману 4. У тарелок этого типа, которые называются струйными, переливная планка отсутствует, что снижает их гидравлическое сопротивление .
1-гидравлический затвор; 2-переливная перегородка; 3-пластины;
4-сливной карман
Рисунок 3.34 - Устройство пластинчатых тарелок
Наиболее применимы чешуйчатые тарелки, имеющие полотно с просечками, металл которых отогнут в одну сторону в виде чешуй или язычков (рисунок 3.35). Наклон чешуй 15, 20, 30, и 45º. Часто используют тарелки с язычком шириной 50 мм , длиной 50 мм и углом наклона 15…20º. Оптимальное живое сечение тарелки 10%, зеркало барботажа 80% [6].
Первый ряд прорезей по ходу жидкости желательно располагать на расстоянии 30 мм от перелива, последний – на некотором расстоянии от края сливного кармана (100…150 мм) с целью создания отстойной зоны для дегазации жидкости.
В местах расположения балок и опорного кольца прорези пропускаются, а через 500…1000 мм на балках и опорных кольцах рекомендуется приваривать вертикальные пластины высотой до 100 мм с целью предотвращения свободного прохода жидкости на тарелке. Пластины следует располагать под углом к потоку жидкости.
а- схема потока и жидкости на тарелках ; б- типы чешуек
Рисунок 3.35- Устройство и работа чешуйчатых тарелок
Для колонн со струйными тарелками, работающих под давлением, целесообразно применять наклонные переливы, обеспечивая входную площадь переливов до 30% сечения колонны.
Сливной карман струйных тарелок может быть выполнен конструктивно либо с фигурной планкой, либо вообще без затворной планки, либо с карманом, имеющим заглубленное дно.
Струйные тарелки рекомендуются для атмосферных и отпарных колонн диаметром до 3,2 м, в колоннах под давлением диаметром до 4 м, а также при разделении полимеризующихся, коксующихся и разлагающихся веществ для уменьшения продолжительности пребывания их в колонне. Струйные тарелки создают направленное движение жидкости и хорошо работают при высоких жидкостных нагрузках.
При малых скоростях пара наблюдается «провал» жидкости, поэтому должна быть обеспечена минимальная допустимая скорость в отверстиях чешуек (около 7 м/с). Наибольшая эффективность тарелок достигается в струйном режиме при скорости в щелях более 12 м/с [6].
В ряде случаев на струйной тарелке устанавливают поперечные перегородки. В перегородках у полотна тарелки выполняют щель высотой 10…15мм для прохода жидкости (рисунок 3.36). Перегородки секционируют поток жидкости, улучшают контакт и создают необходимый запас жидкости на тарелке.
Разновидностью струйных тарелок являются кольцевые или тангенциальные тарелки. На таких тарелках просечки ориентированы тангенциально, и пары, выходя из них, сообщают жидкости круговое движение. Под действием напора и центробежных сил жидкость поступает к периферии. С кругового слива на периферии жидкость поступает по переточным трубам в центр на расположенную ниже тарелку.
Рисунок 3.36 - Струйная тарелка с секционирующими перегородками