Демонтаж бетона: rezkabetona.su

Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 [ 89 ] 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225

ления слоя насадки. Этот режим называется захлебыванием колонны и считается верхним пределом ее устойчивой работы. Количество удерживаемой насадкой жидкости зависит от удельной поверхности насадки /, доли свободного объема е, скоростей движения взаимодействующих фаз. Полную задержку жидкости Нд рассматривают как сумму двух составляющих: статической задержки и динамической Яд. Статическая составляющая Д. определяет объем жидкости, удерживаемый насадкой за счет капиллярных сил, и не зависит от гидродинамических условий. Динамическая составляющая задержки Яд обусловлена гидродинамическим взаимодействием потоков пара и жидкости с насадочными телами.

Режим захлебывания характеризуется значительным количеством жидкости, удерживаемой на насадке, при этом сильно возрастает поверхность контакта фаз и интенсифищ1руется процесс массообмена. Однако при этом резко возрастает сопротивление движению потока паров. Поэтому для обеспечения эффективного массообмена при относительно небольшом гидравлическом сопротивлении желательно, чтобы гидродинамический режим работы колонны был возможно ближе к режиму захлебывания, но не достигал его, т. е. рабочая скорость пара в колонне W должна быть меньше, чем скорость захлебывания W. Обычно принимают, что эти скорости связаны соотношением

W = (0,754-0,85) W3. (Vn.l9)

Насадка занимает только часть объема колонны, поэтому скорость движения пара (газа) в каналах между элементами насадки выше, чем скорость, отнесенная к свободному сечению аппарата. Скорость движения паров в сухой насадке составляет

Wo = W/e.

Действительная скорость пара при работе колонны будет несколько выше скорости Wq. так как в этом случае часть свободного объема насадки занята стекающей по ней жидкостью.

Для расчета скорости захлебывания имеются различные уравнения, в том числе следующего вида:

= А-1,75

0,25 ч01125 -

(Vn.20)

Величина коэффициента А в уравнении (VII.20) определяется экспериментально и зависит от условий эксплуатации аппарата, конструкции элементов насадки и ее размеров. Например, для насадки из колец Рашига, засыпанных в навал, для процесса абсорбции А = 0,022, а для ректификации А = -0,125.

Определив скорость захлебывания, из уравнения (VII. 19) находят рабочую скорость пара и затем, зная величину заданной паровой нагрузки С, определяют диаметр колонны

При определении рабочей скорости пара в насадочной колонне необходимо учитывать конструкцию и геометрические характеристики насадки.

Например, если принять значение рабочей скорости пара в колонне с насадкой Меллапак 250.Y за единицу, то для насадки Меллапак 125.Y рабо-



Рис. VII-32. Зависимость гидравлического сопротивления различных насадок от F-фактора:

1 - стальные кольца Палля 50x50; 2 - насадка Ваку-пак. (Колонна диаметром 800 мм, нагрузка по жидкости 5 mVm4, нормальное давление)

а, 80

60 40

2,0 2,5 3,0 3,5 4,0

чая скорость будет в 1,5 раза выше ее, а для насадки Меллапак 500.Y - на 30 % меньше. Более подробную информацию о расчете рабочей скорости пара можно получить в специальной литературе или у фирм, производящих ту или иную насадку.

Сопротивление насадочных колонн. На рис. VII-32 в качестве примера приведена зависимость гидравлического сопротивления 1 м слоя насадки от F-фактора для различных конструкций насадок. Экспериментальные данные получены в колонне диаметром 800 мм при нормальном давлении на системе воздух - вода. Как видно из рисунка, при достаточно близких значениях удельной поверхности / и свободного объема е колец Палля 50x50 и насадки Ваку-пак гидравлическое сопротивление этой насадки во всем диапазоне изменения нагрузок значительно меньше, чем у колец Палля, что объясняется в основном особенностями их конструкции.

Гидравлическое сопротивление орошаемой насадки Ар обычно представляют в виде суммы двух составляющих: сопротивления сухой насадки АРс и сопротивления, обусловленного взаимодействием потоков пара и жидкости Ар„-ж. т.е.

Ар = Ар, ч- Ар„ ж = Ар,

1 +

= ААр,.

(VII.21)

Коэффициент А, показывает, во сколько раз сопротивление орошаемой насадки больше, чем сухой.

Между элементами насадки для прохождения потока образуются длинные узкие каналы весьма сложной конфигурации, поэтому величину сопротивления сухой насадки можно рассчитать по известному уравнению гидравлики, в котором за длину канала принимают высоту насадочного



слоя я, а в качестве диаметра канала используют эквивалентный диаметр каналов насадки d,:

Ap, = xilPiL

d, 2

Эквивалентный диаметр каналов насадки d, = 4е .

Коэффициент гидравлического сопротивления x является функцией критерия Рейнольдса Re и зависит от режима движения пара (газа).

Например, для насадок из колец Рашига, засыпанных в навал, x определяется из уравнений:

при Re < 40 X. = 140/Re,

при Re > 40 X. = 16/Re°\ где критерий Рейнольдса

Сопротивление орошаемых насадок рассчитывают по уравнению {VII.21), в котором коэффициент А, определяется из выражения

А, = 1-нС

0,225

.Ржу

Un J

00405

(VII.22)

Коэффициент С в уравнении (VII.22), зависящий от величины отношения рабочей скорости пара к скорости захлебывания, находят по графику, приведенному на рис. VII-33.

В приведенных уравнениях L и G - массовые расходы или скорости жидкости и пара.

Эффективность насадочных колонн. В насадочной колонне потоки пара и жидкости непрерывно контактируют между собой, обмениваясь веществом и энергией. Эффективность массообмена зависит от удельной поверхности насадки, размеров насадочных тел, высоты слоя насадки, гидродинамического режима движения потоков контактирующих фаз, а также от физико-химических свойств компонентов разделяемой смеси.

В результате гидравлических расчетов определяют диаметр насадочной

С 5 4 3 2 1

0,2 0,4 0,6 0,8 W/Hi

Рис. VII-33. График для определения коэффициента С в уравнении (VII. 22)




0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 [ 89 ] 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225



Яндекс.Метрика