Рудакова А.Э., Керро В.А.
ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТАРЕЛЬЧАТОГО ТИПА КОЛОНН *
Аннотация:
в исследовании рассмотрена работа тарельчатого типа колонных аппаратов, которые используются во многих отраслях промышленности. Изучена зависимость гидравлического сопротивления от скорости газового потока. Проанализированы технологические режимы работы колонны тарельчатого типа
Ключевые слова:
колонный аппарат, гидродинамические характеристики, гидравлическое сопротивление, массообмен, тарельчатая колонна
УДК 66
Рудакова А.Э.
студент кафедры химии и химической технологии
Амурский государственный университет
(г. Благовещенск, Россия)
Керро В.А.
студент кафедры химии и химической технологии
Амурский государственный университет
(г. Благовещенск, Россия)
ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ТАРЕЛЬЧАТОГО ТИПА КОЛОНН
Аннотация: в исследовании рассмотрена работа тарельчатого типа колонных аппаратов, которые используются во многих отраслях промышленности. Изучена зависимость гидравлического сопротивления от скорости газового потока. Проанализированы технологические режимы работы колонны тарельчатого типа.
Ключевые слова: колонный аппарат, гидродинамические характеристики, гидравлическое сопротивление, массообмен, тарельчатая колонна.
Колонные аппараты широко применяются в нефтяной, газовой, нефтехимической и других отраслях промышленности. Они применяются преимущественно для проведения массообменных процессов – абсорбции и ректификации, а также для разделения неоднородных систем. Обычно колонные аппараты классифицируют на тарельчатые и насадочные. В данной исследовательской работе изучались свойства тарельчатого типа колонн.
Тарельчатые колонные аппараты представляют собой вертикальные цилиндрические колонны, внутри которых на определенном расстоянии друг от друга по высоте размещаются горизонтальные тарелки. На них происходит процесс массообмена между газовой (паровой) и жидкой фазами.
Рис. 1. Устройство тарельчатой колонны
1 – тарелка; 2 – устройство для перетока жидкости; 3 – корпус.
Тарелки разделяются на беспереливные, где газ и жидкость проходят через отверстия в тарелке, и на тарелки с организованным переливом. Последние обладают широким диапазоном устойчивой работы и поэтому получили большее распространение. Контактные элементы бывают разных типов – ситчатые, колпачковые, клапанные и др. На их выбор влияют тип проводимого процесса, условия, состав разделяемой смеси. В исследовании изучалась работа колонного аппарата с колпачковыми тарелками. От других она отличается устройством рабочей части, на которой расположены колпачки, обеспечивающие диспергирование газа в слое жидкости.
Газ, проходя через патрубки, претерпевает сужение, затем поворот на 180°, проходит по кольцевому пространству между патрубком и колпачком, затем выходит через многочисленные щели. Патрубок совместно с колпачком образуют гидрозатвор для жидкости.
Рис. 2. Схема работы колпачковой тарелки
1 – тарелки; 2 – патрубки; 3 – колпачки;
4 – сливные краны; 5 – стенки колонны.
Протекание жидкости через колпачковое устройство не происходит, что является отличительной особенностью, присущей колпачковым тарелкам. Конструкцию характеризует существенное гидравлическое сопротивление газовому потоку.
Гидравлическое сопротивление – это то сопротивление, которое возникает при течении жидкости вследствие трения ее условных частиц между собой или стенками сосуда. Основные сопротивления прохождения паров возникают на входе и выходе из паровых патрубков и через прорези колпачков. Следует также учитывать потери на преодоление гидростатического давления столба жидкости на каждой тарелке.
Тарельчатая колонна, как и любой противоточный аппарат, не может работать при любых нагрузках по газу и жидкости. Существует область устойчивой работы, где целесообразно использование переливных, в частности, колпачковых тарелок, ограниченная как минимальными, так и максимальными нагрузками. Визуальные наблюдения показывают, что при изменении расхода газа характер барботажа существенно меняется.
Целью исследования являлось определение зависимости гидравлического сопротивления орошаемой тарелки от скорости газа в колонне.
Гидравлическое сопротивление тарельчатых колонн зависит от конструкции тарелки, но независимо от типа тарелки оно складывается из сопротивления сухой тарелки, сопротивления, вызываемого силами поверхностного натяжения и статического сопротивления слоя жидкости на тарелке.
В результате проведенных расчетов построили график зависимости гидравлического сопротивления орошаемой тарелки от скорости газа в колонне.
Рис. 3. График зависимости гидравлического сопротивления
орошаемой тарелки от скорости газа в колонне
Проведя анализ полученных данных, следует сделать вывод о том, что зависимость имеет линейную форму, то есть с увеличением скорости потока газовой фазы гидравлическое сопротивление возрастает, что влечет за собой существенные энергозатраты. Следовательно, для их снижения необходимо контролировать скорость движения газового потока для поддержания оптимального гидравлического режима работы аппарата, не допуская чрезмерного уноса.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Плановский А.Н., Николаев П.И. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. – М.: Химия, 1987.
Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. 9-е изд. – М.: Химия, 1973.
Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. Ч. 2. Массообменные процессы и аппараты. – М.: Химия, 1995.
Стабников В.Н. Расчет и конструирование контактных устройств ректификационных и абсорбционных аппаратов. – Киев: Техника, 1970.
Rudakova A.R.
Amur State University
(Blagoveshchensk, Russia)
Kerro V.A.
Amur State University
(Blagoveshchensk, Russia)
HYDRODYNAMIC CHARACTERISTICS
OF POPPET TYPE OF COLUMNS
Abstract: the study examines the operation of the poppet-type column apparatuses, which are used in many industries. The dependence of hydraulic resistance on the gas flow velocity is studied. Technological modes of operation of a poppet-type column are analyzed.
Keywords: column apparatus, hydrodynamic characteristics, hydraulic resistance, mass transfer, poppet column..
Номер журнала Вестник науки №11 (56) том 3
Ссылка для цитирования:
Рудакова А.Э., Керро В.А. ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТАРЕЛЬЧАТОГО ТИПА КОЛОНН // Вестник науки №11 (56) том 3. С. 240 - 244. 2022 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/6510 (дата обращения: 20.04.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2022. 16+