Ответы на вопросы ПАХТ Процессы и аппараты химической технологии

25. Назначение процессов выпаривания?

41. Выпарка с тепловым насосом?

59. Чем определяется скорость сушки в 1 период?

93. Расчет коэффициентов массопередачи?

127. Из чего складывается полное гидравлическое сопротивление теплообменника «труба в трубе»?

161. Выбор теплообменных аппаратов?

198. Число теоретических тарелок?

229. Устройство и работа барботажной тарелки?

 

 

заказать индивидуальную работу по ПАХТ

 

Купить эти ответы за 200 рублей онлайн

 

Прошу обратить внимание, что при покупке работ на сайте

Вам в почту приходит не сам файл с работой, а ссылка на файл с работой, по которой нужно скачать работу СНАЧАЛА НА ЖЕСТКИЙ ДИСК своего компьютера.

Открывать и просматривать работу нужно с жесткого диска своего компьютера.

Файл с работой приходит к Вам в архиве, который нужно распаковать.

Если у Вас нет опыта оплаты и получения заказа через платежную систему «Робокасса», то Вы можете посмотреть видеролик на этой странице, где эта процедура подробно рассмотрена.

Если у Вас возникли вопросы и что-то не получается

Вы всегда можете задать вопрос через форму обратной связи задать вопрос

 

Задачи по ПАХТ

РАЗДЕЛ 1 РАЗДЕЛ 2 РАЗДЕЛ 3 РАЗДЕЛ 4 РАЗДЕЛ 5 РАЗДЕЛ 6 РАЗДЕЛ 7 РАЗДЕЛ 8 РАЗДЕЛ 9 РАЗДЕЛ 10 РАЗДЕЛ 11

 

25. Назначение процессов выпаривания?

 

Процесс выпаривания применяется в технике для концентрирования растворов твердых нелетучих веществ в жидких лету­чих растворителях. Этот процесс заключается в том, что путем нагревания, а иногда и понижения давления некоторую часть растворителя пере­водят в парообразное состояние и в виде пара удаляют из жидкой смеси.

Процесс выпаривания широко применяется как для частичного разделения (концентрирования) растворов, так и для полного выделения твердых веществ из раствора; в последнем случае выпаривание сопро­вождается кристаллизацией.

Переход вещества из жидкого состояния в парообразное происхо­дит при любой температуре жидкости, при этом различают испаре­ние и кипение.

Под кипением понимают переход жидкости в парообразное состояние при такой температуре, когда упругость паров жидкости равна давлению окружающего пространства, а под испарение м-при температуре, когда упругость паров жидкости ниже давления окружаю­щего пространства.

Механизм процесса парообразования с точки зрения молекулярно-кинетической теории заключается в следующем. Молекулы жидкости, находящиеся вблизи от поверхности нагрева и обладающие в данный момент большой скоростью, вылетают в пространство над жидкостью, освобождаясь от притяжения остальных молекул, и становятся свобод­ными. Каждая испаряющаяся молекула преодолевает силы сцепления жидкости и сопротивление внешнего давления при затрате некоторого количества тепловой энергии, подводимой извне.

Количество тепла, затрачиваемое при данной температуре на испа­рение весовой единицы жидкости, называют скрытой теплотой испарения. С повышением температуры скрытая теплота испаре­ния уменьшается и при критической температуре становится равной нулю [1].

 

41. Выпарка с тепловым насосом?

 

Эффективным способом выпаривания, дающим экономию греющего пара, является выпаривание с применением теплового насоса - устройства, повышающего температурный уровень теплоты, выделяю­щейся в каком-либо процессе. Выпаривание с тепловым насосом позво­ляет вести процесс при низкой температуре кипения, что предотвращает вредное влияние его на свойства выпариваемого раствора; первоначаль­ные затраты на оборудование такой выпарной установки невелики.

Принцип выпаривания с тепловым насосом состоит в том, что путем адиабатического сжатия вторичного пара в компрессоре повышают температуру насыщения пара и используют его для обогрева аппарата, в котором этот вторичный пар образовался.

Между температурой греющего пара и температурой кипения рас­твора в многокорпусных установках поддерживается разность всего в несколько градусов. Сжимая адиабатически вторичный пар в компрес­соре, можно легко повысить его температуру на несколько градусов и довести температуру насыщения пара до величины, необходимой для получения разности температур и передачи кипящему раствору тепла в нагревательной камере.

Как уже указывалось, в выпарном аппарате испаряется количество воды, приблизительно равное количеству расходуемого первичного пара; следовательно, применяя сжатие вторичного пара, можно теоретически обойтись одним этим паром, без добавления свежего.

На рис. 1 изображена схема выпарной установки с тепловым на­сосом. По устройству выпарной аппарат не отличается от обычных выпар­ных аппаратов многокорпусных установок. Вторичный пар, образующийся в паровом пространстве выпарного аппарата 1, засасывается по трубопро­воду 2 турбокомпрессором 5; в турбокомпрессоре пар сжимается и его темпе ратура повышается до величины, необходимой для обогрева ап­парата. После турбокомпрес­сора пар по трубопроводу 4 направляется в нагревательную камеру 5, где он конденси­руется, отдавая тепло кипящему раствору. Конденсат из нагре­вательной камеры отводится через конденсационный горшок 6, а скапливающийся воздух откачивается из камеры воз­душным насосом по трубопро­воду 7.

Перед пуском аппарата рас­твор должен быть подогрет свежим паром, который вводят в камеру до начала кипения жидкости в аппарате. Затем прекращают подачу греющего пара и ведут выпаривание за счет теплоты сжимаемого в компрессоре вторичного пара.

Сжатие вторичных паров стремятся провести адиабатически, в противоположность сжатию газов в компрессорах, которое желательно приблизить к изотермическому процессу. При адиабатическом сжатии вся затрачиваемая в компрессоре работа переходит в теплоту, и одно­временно с повышением температуры паров повышается их тепло­содержание. Для проведения выпаривания только за счет механической энергии без добавочных затрат свежего пара необходимо, чтобы тепло, сообщенное пару во время сжатия, полностью компенсировало потери тепла аппаратом в окружающую среду.

Экономия греющего пара на выпарной установке с тепловым насо­сом практически несколько выше, чем в четырехкорпусных установках, и зависит прежде всего от необходимости повышения давления и температуры паров в компрессоре. Чем меньше это повышение, тем большая достигается экономия греющего пара. Величина поверхности нагрева, а следователь­но, и первоначальные затраты, наоборот, тем ниже, чем больше будет по­вышаться давление и температура пара в компрессоре.

Область применения установок выпаривания с тепловым насосом ограниченна.

Для многих растворов, которые необходимо концентрировать путем выпаривания, наблюдается значительное повышение температуры кипения по сравнению с чистой водой. Если, например, раствор под атмосферным давлением кипит при 110°, то повышение его температуры кипения, или температурная депрессия, составляет ПО-100=10°. Температура вто­ричного пара, образующегося при выпаривании такого раствора при ат­мосферном давлении, будет 100°, т. е. на 10° ниже температуры кипения раствора.

Для создания разности температур в нагревательной камере всего лишь в 10° температуру вторичного пара пришлось бы путем сжатия в компрессоре повышать уже не на 10, а на 20°, что потребовало бы большого расхода энергии.

Поэтому выпаривание с тепловым насосом не имеет преимуществ при работе с растворами, повышение температуры кипения которых значительно, т. е. когда температурная депрессия велика. Практически применение этого способа стано­вится нецелесообразным для выпаривания жидкостей, температурная депрессия которых выше 10°, между тем в химической промышленности в большинстве случаев приходится выпаривать концентрированные растворы, обладающие температурными депрессиями, значительно превосходящими 10°. Поэтому наиболь­шее распространение этот способ выпаривания полу­чил в пищевой промышленности для концентрирова­ния молока и фруктовых соков.

Тепловой насос широко применяют в тех случаях, когда недопустимо выпаривание при повышенных тем­пературах кипения и, следовательно, невозможно проведение процесса в многокорпусной выпарной установке.

Тепловой насос неприменим в тех случаях, ко­гда вторичный пар нельзя использовать для нагрева­ния (и в качестве источника движущей силы) вслед­ствие низкой его температуры или присутствия в нем летучих кислот.

Как уже указывалось, экономичность способа вы­паривания с тепловым насосом в значительной мере зависит от расхода энергии, необходимой для сжатия вторичного пара в компрессоре. Выбор наиболее рацио­нального типа компрессора (поршневой, турбоком­прессор или пароструйный) должен проводиться в каждом отдельном случае.

Рис. 1 - Схема выпарной установки с тепло­вым насосом:

1-выпарной аппарат; 2, 4-трубопроводы вторично­го пара; 3-турбокомпрессор; 5-нагревательная ка­мера; б-конденсационный горшок; 7-трубопровод для отвода воздуха [1].

 

 

59. Чем определяется скорость сушки в 1 период?

 

Скорость сушки при постоянном влагосодержании сушильного агента. Первый период. В первый период сушки скорость ее остается постоянной и испарение влаги происходит главным обра­зом со свободной поверхности высушиваемого материала. Количество испаренной влаги dWпрямо пропорционально количеству тепла dQ, под­водимому к высушиваемому материалу:

где - коэффициент пропорциональности.

По законам теплообмена количество тепла, сообщенное высушиваемому материалу при притоке тепла только от теплоносителя, можно определить как:

где - коэффициент теплоотдачи в ккал 1м²*час*°С;

- поверхность теплообмена, эквивалентная поверхности испарения, в м²;

- температура теплоносителя (воздуха) в °С;

- температура на поверхности высушиваемого материала (температура испарения) в °С;

- продолжительность испарения в час.

Подставив значение dQ из последнего уравнения в предыдущее, получим

или

Уравнение представляет собой уравнение массопередачи,

где - коэффициент массопередачи и -движущая сила процесса сушки.

Отсюда получаем уравнение скорости сушки для первого периода

Из уравнения следует, что движущая сила процесса сушки может быть выражена не только разностью влагосодержаний, но и раз­ностью между температурой теплоносителя и температурой поверхности высушиваемого материала.

Обычно движущую силу процесса сушки выражают в виде разности давления насыщенного пара (Р_н), соответствующего температуре испа­рения, и парциального давления пара в протекающем теплоносителе (Р_п), заменяя соответственно коэффициенты пропорциональности. Тогда уравнение примет вид:

где - коэффициент массопередачи или скорости испарения.

Полученное уравнение является основным законом испа­рения жидкости со свободной поверхности, пред­ложенным в 1803 г. Дальтоном и подтвержденным многими позднейшими исследованиями [1].

 

 

93. Расчет коэффициентов массопередачи?

 

Если диффузия протекает в гидродинамически подобных системах, то необходимо соблюдение тождества определяющих критериев Reи Pr. Поэтому общее критериальное уравнение массопередачи принимает вид

Вместо критерия Ре' удобно ввести аналог теплового критерия Прандтля

Если действием объемных сил (сил тяжести) можно пренебречь, то критериальное уравнение упрощается:

Вид функции в уравнениях находят опытным путем,

и числовые значения коэффициентов А, т и nнаходят из опыта. При известных числовых значениях А, т и nи физических параметров, входя­щих в критерии Ке и /V, коэффициент массопередачи находят как

Величина L, входящая в критерии подобия, является определяющим геометрическим размером системы. Для геометрически неподобных си­стем, например аппаратов с различным отношением высоты к диа­метру, в указанную функциональную зависимость необходимо ввести, помимо Ке и Рг , симплексы геометрического подобия, выражающего отношения различных геометрических размеров аппаратов к определя­ющему размеру

В этом случае уравнение

Некоторые исследователи вводят в критериальное уравнение безразмерный комплекс , так называемый критерий Вебера, учитывающий зависимость массопередачи от величины поверхност­ного натяжения. Однако такая зависимость, как мы видели, не вытекает непосредственно из дифференциальных уравнений диффузии и недоста­точно согласуется с опытными данными. Поэтому, по нашему мнению, нет необходимости вводить критерий Вебера в критериальные уравнения массопередачи.

В тех случаях, когда массопередача осуществляется в условиях свободной конвекции, в критериальное уравнение необходимо дополнительно вводить критерий Грасгофа.

Теория подобия позволяет установить пределы общности процессов теплопередачи и массопередачи и границы распространения аналогии между ними. Необходимыми условиями подобия процессов теплопередачи и массопередачи являются геометрическое подобие аппаратов, в которых протекают эти процессы, гидравлическое подобие (Re=idem) и подобие граничных условий.

Для решения практических задач по массопередаче необходимо знать числовые значения коэффициентов массопередачи. Исследовате­лями проведено большое число опытных работ и предложено значитель­ное число формул для определения числовых значений коэффициентов массопередачи применительно к тем или иным конкретным условиям. Однако формулы во многих случаях дают далеко не совпадающие резуль­таты, и поэтому расчетные формулы коэффициентов массопередачи необ­ходимо выбирать, учитывая все особенности каждого конкретного случая. Прежде всего надо учесть, что, в зависимости от выбранных единиц измерения количества распределяемого между фазами компонента и осо­бенно единиц изменения движущей силы процесса, коэффициенты массо­передачи могут иметь различную размерность. Поэтому необходимо либо приводить размерность коэффициентов массопередачи в соответствие с единицами измерения, применяемыми в уравнениях массопередачи, либо, наоборот, уравнения массопередачи приводить в соответствие с раз­мерностью найденных коэффициентов массопередачи.

В основном уравнении массопередачи движущая сила выражена в относительных молярных или парциальных долях, и поэтому коэффициент массопередачи имеет размерность , а в критериальных уравнениях, на основе которых чаще всего опытным путем получают опытные значения коэффициентов массопередачи, он имеет размерность

Существующие зависимости

Между другими размерностями коэффициентов массопередачи зави­симость выражается следующим образом:

Здесь Р- общее давление в системе в мм рт. ст.; М - молекулярный вес.

При любых единицах измерения коэффициент массопередачи, отнесенный к 1 кгс, в М раз больше коэффициента массопередачи, отнесен­ного при тех же условиях к 1 кг-мол [1].

 

 

 

 

127. Из чего складывается полное гидравлическое сопротивление теплообменника «труба в трубе»?

 

Полное гидравлическое сопротивление теплообменника «труба в трубе»

- сопротивление для трубного пространства

- сопротивление для межтрубного пространства

- число секций теплообменника

Сопротивление для трубного пространства

- число ходов

- длина труб

- эквивалентный диаметр в трубном пространстве

- коэффициент шероховатости труб в трубном пространстве

- скорость потока в трубном пространстве

- плотность жидкости в трубном пространстве

- сумма коэффициентов местных сопротивлений

Входная и выходная камера 0,5

Поворот на 180° между ходами или секциями 2,5

Вход в трубы и выход из них 1

Сопротивление для межтрубного пространства

- эквивалентный диаметр в межтрубном пространстве

- коэффициент шероховатости труб в межтрубном пространстве

- скорость потока в межтрубном пространстве

- плотность жидкости в межтрубном пространстве

- сумма коэффициентов местных сопротивлений

Вход в межтрубное пространство и выход из него 1,5

Поворот на 180° 1,5

Поворот на 90° 1 [2]

 

 

161. Выбор теплообменных аппаратов?

 

Для достижения высоких коэффициентов теплопередачи теп­лоносители следует пропускать через аппарат с большими ско­ростями; однако при этом возрастает гидравлическое сопротив­ление. Кроме того, для получения высокого коэффициента теп­лопередачи поверхность теплообмена должна быть свободна от загрязнений, а для удаления образующихся загрязнений она должна быть доступна для очистки. При увеличении скорости одного из теплоносителей коэффициент теплопередачи заметно повышается лишь в том случае, если коэффициент теплоотдачи со стороны другого теплоносителя достаточно высок, а тепло­вое сопротивление стенки и загрязнений невелико. Так, если коэффициент теплоотдачи в межтрубном пространстве значительно ниже, чем в трубах (например, в межтрубном пространстве про­ходит газ, а по трубам жидкость), то возрастание скорости в трубах почти не влияет на величину коэффициента теплопере­дачи; в этом случае следует увеличить коэффициент теплоот­дачи в межтрубном пространстве, например, путем установки в нем перегородок.

Для решения вопроса о том, какой из теплоносителей пропу­скать по трубам и какой - с наружной стороны труб, надо придерживаться следующих правил:

1) теплоноситель, из которого выделяются осадки, рекомен­дуется пропускать с той стороны поверхности теплообмена, с которой легче производить очистку;

2) для достижения большего коэффициента теплопередачи теплоноситель с меньшим коэффициентом теплоотдачи следует пропускать по трубам;

3) теплоноситель, оказывающий коррозионное действие на аппаратуру, целесообразно пропускать по трубам, так как в этом случае применение антикоррозийного материала необходи­мо только для труб, решеток и камер; кожух же может быть сделан из обычного материала;

4) для уменьшения потерь тепла теплоноситель с высокой температурой целесообразно пропускать по трубам; в холо­дильниках потери тепла уменьшают расход охлаждающего агента, поэтому горячий теплоноситель следует пропускать с наружной стороны труб;

5) теплоноситель с высоким давлением необходимо пропу­скать по трубам, чтобы корпус не находился под давлением.

Кожухотрубные одноходовые теплообменники применяются при большом объеме пропускаемого по трубам теплоносителя (например, в качестве газо­вых теплообменников и при теплообмене между газом и жидкостью), а также в качестве конденсаторов паров органических жидкостей. Использо­вание их в других случаях обычно приводит к низкому коэффициенту тепло­передачи.

Вертикально-оросительные теплообменники применяются главным обра­зом как конденсаторы (пар движется в межтрубном пространстве, вода стекает пленкой по трубам).

Кожухотрубные многоходовые н элементные теплообменники используются в качестве жидкостных теплообменников н при теплообмене между конден­сирующимся паром н жидкостью (конденсаторы пара, подогреватели жид­кости). В последнем случае жидкость пропускается по трубам, а пар - в межтрубном пространстве.

Теплообменники «труба в трубе» применяются при небольших количествах теплоносителя для теплообмена между двумя жидкостями, между жидкостью и конденсирующимся паром, а также в качестве холодильников для газов при высоких давлениях.

Оросительные теплообменники используются как холодильники, в частности для теплоносителей, сказывающих коррозионное действие на аппара­туру н конденсаторы.

Погружные теплообменники применяются в качестве холодильников для газов при высоких давлениях и для жидкостей, г также как конденсаторы н подогреватели для жидкостей.

Пластинчатые теплообменники используются для теплообмена между газами при низком давлении.

Пластинчатые теплообменники фильтрпрессного типа и спиральные тепло­обменники при избыточных давлениях до 6-10 ат в ряде случаев предпочти­тельнее аппаратов других типов при теплообмене между жидкостями, а спи­ральные теплообменники - также при теплообмене между жидкостью н кон­денсирующимся паром.

Теплообменники с оребренной поверхностью применяются главным обра­зом для теплообмена между газом и жидкостью или паром, а также между двумя газами. В некоторых случаях они используются в качестве жидкост­ных теплообменников [3].

 

198.Число теоретических тарелок?

 

Теоретическая ступень изменения концентраций (теоретическая тарелка). Полагаем, что процесс идет из фазы Ф_х в фазу Ф_у (т.е. у<у*). Примем такой объем аппарата (рис. 2, а), концентра­ция распределяемого вещества на выходе из которого у₂ равна равновесной концентрации на входе в него, т. е. у₂ = у* -точка В на рис. 2б. Соответственно на рис. 2, б изменение состава в фазе Ф_у в этом объеме изобразится отрезком АВ.

В этом объеме аппарата происходит процесс полного (теорети­ческого) обмена распределяемого вещества между обеими фазами. Такое изменение концентрации (см. рис. 2б) называют теоретической ступенью изменения концентрации, или теоретической тарелкой. Строя такие ступени между рабочей линией и линией равновесия в заданном интервале рабочих концентраций, находят общее число ступеней n_т (число теоретических тарелок -ЧТТ, или число теоретических ступеней - ЧТС) для данного процесса. Общую высоту Н аппарата со ступенчатым контактом фаз с помощью числа теоретических ступеней определяют с использованием коэф­фициента полезного действия колонны т|, который равен отношению числа теоретических ступеней к числу необходимых рабочих (действительных) ступеней . Тогда число действительных ступе­ней определяется из простого выражения

Коэффициент полезного действия колонны учитывает скорость массопереноса на реальных ступенях (тарелках), на которых рав­новесие не достигается. Величина зависит от многих факторов (скоростей фаз, их физических свойств, структуры потоков и др.) Обычно ее находят по опытным данным [4]

 

Рис. 2 - Схема изменения концентраций в противоточном аппарате (а) и отраже­ние на диаграмме у - х (б)

 

 

229.Устройство и работа барботажной тарелки?

 

Гидродинамические режимы работы тарелок. Эффективность тарелок любых конструкций в значительной степени зависит от гидродинамических режимов их работы. Поэтому до описания основных конструкций тарелок рассмотрим эти режимы.

В зависимости от скорости газа и плотности орошения различают три основных гидродинамических режима работы барботажных тарелок: пузырьковый, пенный и струйный, или инжекционный. Эти режимы отличаются структурой барботажного слоя, которая в основном определяет его гидравлическое сопротивление и высоту, а также величину поверхности контакта фаз.

Пузырьковый режим. Такой режим наблюдается при небольших скоростях газа, когда он движется сквозь слой жидкости в виде отдельных пузырьков. Поверхность контакта фаз на тарелке, работающей в пузырьковом режиме, невелика.

Пенный режим. С увеличением расхода газа выходящие из отверстия и прорези отдельные пузырьки сливаются в сплошную струю, которая на определенном расстоянии от места истечения разрушается вследствие сопротивления барботажного слоя с образованием большого количества пузырьков. При этом на тарелке возникает газо-жидкостная дисперсная система –– пена, которая является нестабильной и разрушается сразу же после прекращения подачи газа. В указанном режиме контактирование газа и жидкости происходит на поверхности пузырьков и струй газа, а также на поверхности капель жидкости, которые в большом количестве образуются над барботажным слоем при выходе пузырьков газа из барботажного слоя и разрушении их оболочек. При пенном режиме поверхность контакта фаз на барботажных тарелках максимальна.

Струйный (инжекционный) режим. При дальнейшем увеличении скорости газа длина газовых струй увеличивается, и они выходят на поверхность барботажного слоя, не разрушаясь и образуя большое количество крупных брызг. Поверхность контакта фаз в условиях такого гидродинамического режима резко снижается.

Следует отметить, что переход от одного режима к другому происходит постепенно. Общие методы расчета границ гидродинамических режимов (критических точек) для барботажных тарелок отсутствуют. Поэтому при проектировании тарельчатых аппаратов обычно расчетным путем определяют скорость газа, соответствующую нижнему и верхнему пределам работы тарелки, и затем выбирают рабочую скорость газа.

Ситчатые тарелки. Колонна с сетчатыми тарелками (рис. 3) представляет собой вертикальный цилиндрический корпус 1 с горизон­тальными тарелками 2, в которых равномерно по всей поверхности про­сверлено значительное число отверстий диаметром 1-5 мм. Для слива жидкости и регулирования ее уровня на тарелке служат переливные трубки 3, нижние концы которых погружены в стаканы 4.

Газ проходит сквозь отверстия тарелки и распределяется в жидкости в виде мелких струек и пузырьков. При слишком малой скорости газа жидкость может просачиваться (или «проваливаться») через отверстия та­релки на нижерасположенную, что должно привести к существенному сни­жению интенсивности массопередачи. Поэтому газ должен двигаться с определенной ско­ростью и иметь давление, достаточное для того, чтобы преодолеть давление слоя жидкости на тарелке и предотв­ратить стекание жидкости через от­верстия тарелки.

Ситчатые тарелки отличаются простотой устройства, легкостью монтажа, осмотра и ремонта. Гидравли­ческое сопротивление этих тарелок невелико. Ситчатые тарелки устойчи­во работают в довольно широком ин­тервале скоростей газа, причем в определенном диапазоне нагрузок по газу и жидкости эти тарелки обладают высокой эффективностью. Вместе с тем ситчатые тарелки чувствительны к загрязнениям и осадкам, кото­рые забивают отверстия тарелок. В случае внезапного прекращения поступления газа или значительного снижения его давления с ситчатых та­релок сливается вся жидкость, и для возобновления процесса требуется вновь запускать колонну.

Рис. 3 – Колонна с ситчатыми тарелками

 

Колпачковые тарелки. Менее чувствительны к загрязнениям, чем ко­лонны с ситчатыми тарелками, и отличаются более высоким интервалом устойчивой работы колонны с колпачковыми тарелками (рис. 4). Газ на тарелку 1 поступает по патрубкам 2, разбиваясь затем прорезями колпачка 3 на большое число отдельных струй. Прорези колпачков наи­более часто выполняются в виде зубцов треугольной или прямоугольной формы. Далее газ проходит через слой жидкости, перетекающей по тарел­ке от одного сливного устройства 4 к другому. При движении через слой значительная часть мелких струй распадается и газ распределяется в жидкости в виде пузырьков. Интенсивность образования пены и брызг на колпачковых тарелках зависит от скорости движения газа и глубины погружения колпачка в жидкость.

Рис. 4 – Схема работы колпачковой тарелки 1 – тарелка, 2 – газовый патрубок, 3 – колпачки; 4 – сливной патрубок

 

Колпачковые тарелки изготовляют с радиальным или диаметральным переливами жидкости. Тарелка с радиальным переливом жидкости (рис. Х1-21, а) представляет собой стальной диск 1, который крепится на прокладке 2 болтами 3 к опорному кольцу 4. Колпачки 5 расположены на тарелке в шахматном порядке. Жидкость переливается на лежащую ниже тарелку по периферийным сливным трубкам 6, движется к центру и сли­вается на следующую тарелку по центральной трубке 7, затем снова течет к периферии и т. д.

 

Клапанные и балластные тарелки.

Эти тарелки получают за последнее время все более широкое распространение, особенно для рабо­ты в условиях значительно меняющихся скоростей газа.

Принцип действия клапанных тарелок (рис. 5. а, б) состоит в том, что свободно лежащий над отверстием в тарелке круглый клапан 1 с изменением расхода газа своим весом автоматически регули­рует величину площади зазора между клапаном и плоскостью тарелки для прохода газа и тем самым поддерживает постоянной скорость газа при его истечении в барботажный слой. При этом с увеличением скорости газа в колонне гидравлическое сопротивление клапанной тарелки увеличи­вается незначительно. Высота подъема клапана ограничивается высотой кронштейна-ограничителя 2 и обычно не превышает 8 мм. Пластинчатые клапаны (рис. 5, в) работают так же, как и круглые. Они имеют фор­му неравнобокого уголка, одна из полок которого (более длинная) зак­рывает прямоугольное отверстие в тарелке.

Балластные тарелки (рис. 5, г) отличаются по устрой­ству от клапанных тем, что в них между легким круглым клапаном 1 и кронштейном-ограничителем 2 установлен на коротких стойках, опираю­щихся на тарелку, более тяжелый, чем клапан, балласт 3. Клапан начи­нает подниматься при небольших скоростях газа. С дальнейшим увеличе­нием скорости газа клапан упирается в балласт и затем поднимается вместе с ним. Балластные тарелки отличаются более равномерной работой и пол­ным отсутствием провала жидкости во всем интервале скоростей газа.

Достоинства клапанных и балластных тарелок: сравнительно высокая пропускная способность по газу и гидродинамическая устойчивость, по­стоянная и высокая эффективность в широком интервале нагрузок по газу. Последнее достоинство является особенностью клапанных и бал­ластных тарелок по сравнению с тарелками других конструкций. К не­достаткам этих тарелок следует отнести их повышенное гидравлическое сопротивление, обусловленное весом клапана или балласта. Известны разновидности клапанных и балластных тарелок, отличающиеся конструк­цией клапанов (балластов) и ограничителей.

Рис. 5 – Клапанные тарелки: а, б – с круглыми колпачками, в – с пластинчатым колпачком; г – балластная; 1 – клапан, 2 – ограничитель; 3 – балласт [1].

Список литературы

 

1. Касаткин, А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии / А.Г. Касаткин. - 12-е изд., стереотип.-М.: Альянс, 2006. - 750с.

2. Павлов, К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии/ К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков – М.: Альянс, 2006. - 576с.

3. Гельперин, Н.П. Основные процессы и аппараты химической технологии / Н.П. Гельперин. - М.: Химия, 1981. - 812с.

4. Дытнерский, Ю. И. Процессы и аппараты химической технологии: учебник для вузов: в 2 ч. / Ю. И. Дытнерский.-М.: Химия, 2002.