л.р.17 Изучение гидродинамики тарельчатых колон..

Федеральное агенство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
Казанский национальный исследовательский технологический университет
Кафедра процессов и аппаратов химических технологий

















Лабораторная работа №17
«Изучение гидродинамики тарельчатых колонн»











































Лит.
Масса
Масштаб

Изм
Лист
№ Докум.
Подп.
Дата







Разраб.
Каража









Провер.
Минибаева









Т. контр.




Лист
Листов







КНИТУ гр. 619121

Н. Контр.






Утв.







Тарельчатые колонные аппараты представляют собой вертикальные цилиндрические колонны, внутри которых на определенном расстоянии друг от друга по высоте размещаются горизонтальные тарелки (ситчатые, колпачковые, клапанные и д.р.).
Колонные аппараты широко применяются в химической, нефтяной и других отраслях промышленности. Они используются преимущественно для проведения массообменных процессов - абсорбции и ректификации, в которых компоненты переносятся из одной фазы в другую, а также для разделения неоднородных систем – мокрой очистки газов от пыли.
При их конструировании стремятся создать тарелки, в которых можно развивать интенсивные гидродинамические режимы взаимодействия газа (пара) и жидкости с развитой поверхностью их контакта, т.е. режимы, обеспечивающие высокие значения коэффициента массопередачи и поверхности контакта фаз.
Жидкость в колонну подается сверху и стекает вниз с тарелки на тарелку самотёком. Газ (пар) поступает снизу колонны и, пронизывая снизу слои жидкости на тарелках, создает на них, в зависимости от расхода газа и жидкости, различные газожидкостные структуры (состояние двухфазной системы). Газ, последовательно пройдя через все тарелки, покидает колонну сверху.
Таким образом, в тарельчатых аппаратах процесс массопередачи происходит ступенчато. Поэтому тарельчатые колонны в отличие от насадочных, где массоперенос происходит непрерывно по всей высоте насадочного слоя, относится к группе ступенчатых аппаратов.
По способу слива жидкости с тарелки на тарелку бывают тарелки со сливными устройствами и тарелки без сливных устройств (провальные). Наибольшее распространение получили тарелки со сливными устройствами, а именно колпачковые и ситчатые.
Устройство колпачковых тарелок
Жидкость движется вдоль тарелки с одного сливного устройства к другому, затем перетекает по нему на нижеследующую тарелку. Пройдя все тарелки, жидкость отводится снизу колонны. Сливные устройства располагают так (рис.1),чтобы жидкость на соседних тарелках протекала в противоположных направлениях.


Рис.1. Устройство колпачковой тарелки: 1 – переливная перегородка; 2 – полотно тарелки; 3 – сливная перегородка; 4 – сливная планка; 5 – колпачок; 6 - патрубок









Лист









Изм
Лист
№Докум.
Подп.
Дата




Газ подается в нижнюю часть колонны. Проходит далее через паровые (газовые) патрубки под колпачки, затем через прорези колпачков выходит в слой жидкости на тарелке. Гидрозатвор, образуемый сливной планкой 4 и переливной перегородкой 1, предотвращает прорыв газа через сливные устройства.
Высота слоя жидкости на тарелке регулируется высотой сливной перегородки 3, т.е. высотой выступа сливного устройства над тарелкой. После выхода из прорезей газ (пар) распределяется в жидкости в виде струй и пузырьков, образуя с ней газожидкостной слой, в котором и происходят массообменные процессы. Поднимаясь к поверхности жидкости, пузырьки, струи разрушаются. Освобожденный газ поступает далее на вышележащую тарелку.
К достоинствам колпачковых тарелок можно отнести устойчивость их работы в достаточно широком диапазоне изменения расходов (скоростей) газа. Благодаря выступу газового патрубка 6 над тарелкой жидкость не может полностью покидать тарелку даже при самых незначительных расходах газа. Эти тарелки высоко эффективны.
Основными недостатками колпачковых тарелок являются: сравнительно большое гидравлическое сопротивление; сложность конструкции; трудность монтажа, разбора и очистки; металлоемкость.
Режимы работы тарелок
Эффективность процессов массопередачи и гидравлическое сопротивление тарельчатых колонн существенно зависит от гидродинамических режимов их работы, а гидродинамический режим определяется в основном скоростью газа и меньшей степени плотностью орошения жидкостью и физическими свойствами фаз.
В зависимости от скорости газа могут возникать три основных гидродинамических режима их работы: пузырьковый, пенный, струйный (инжекционный).
Режимы отличаются друг от друга геометрической структурой газожидкостного слоя на тарелке. Различным гидродинамическим режимам соответствуют различные значения гидродинамического сопротивления (
·Р) и величины поверхности контакта фаз (F).
Пузырьковый режим возникает при малых скоростях газа. Газ в виде отдельных пузырьков проходит через слой жидкости. Поверхность контакта фаз в этом режиме невелика.
Пенный режим появляется при увеличении скорости газа. Газовые струи, выходящие из отверстий или прорезей, разрушаются в жидкости, образуя большое количество мелких пузырьков. В результате на тарелке образуется пена: высота газожидкостного слоя hc достигает максимального значения. Поверхностью контакта в этом режиме являются в основном поверхности пузырьков. Она в этом режиме наибольшая, поэтому тарельчатые колонны в основном работают в пенном режиме. Недостатком его по сравнению с пузырьковым является большой унос капель жидкости газовым потоком на вышерасположенные тарелки, что уменьшает среднюю движущую силу массопередачи.
Струйный (инжекционный) режим возникает при дальнейшем увеличении расхода газа. При этом струи газа, удлиняясь, не разрушаясь, проходит до верхнего слоя жидкости. Они выносят с собой большое количество брызг. Высота газожидкостного слоя и поверхность контакта фаз в струйном режиме значительно







Лист









Изм
Лист
№Докум.
Подп.
Дата




меньше, чем в пенном, а унос капель жидкости больше.
Гидравлическое сопротивление в тарельчатых колоннах
Расчет гидравлического сопротивления в тарельчатых колоннах.

Приложенные файлы

  • doc 8868975
    Размер файла: 263 kB Загрузок: 2

Добавить комментарий