Основные типы массообменных аппаратов - файл n1.doc

Основные типы массообменных аппаратов
Скачать все файлы (478.5 kb.)

Доступные файлы (1):
n1.doc479kb.01.04.2014 05:55скачать

n1.doc

  1   2
1 Литературный обзор
1.1Общие сведения

Массообменные процессы, широко используемые для очистки веществ и разделения смесей, весьма многообразны. Они различаются агрегатным состоянием взаимодействующих фаз, характером их движения в аппарате, наличием параллельно протекающих процессов теплообмена. Наиболее распространенным способом массообменного процесса является абсорбция. Абсорбцией называется процесс поглощения газа или пара жидким поглотителем (абсорбентом). Обратный процесс – выделение поглощенного газа из поглотителя – называется десорбцией.

В промышленности адсорбция с последующей десорбцией широко применяется для выделения из газовых смесей ценных компонентов (например, для извлечения коксового газа аммиака, бензола и др.), для очистки технологических и горючих газов от вредных примесей (например, при очистке их от сероводорода), для санитарной очистки газов (например, отходящих газов от зернистого ангидрида) и т.д.

Применяемые для абсорбционных процессов массообменные аппараты принято разделять на две группы: с непрерывным и со ступенчатым контактом фаз. К аппаратам с непрерывным контактом фаз относятся, например, насадочные колонны. Основная цель технологического расчета этих аппаратов состоит в определении высоты и поперечного сечения рабочих зон. К аппаратам со ступенчатым контактом фаз относятся тарельчатые колонны. Задачей их расчета является определение размеров и числа ступеней.
1.2 Основные типы массообменных аппаратов.

1.2.1 Насадочные абсорберы.
Из общего числа разнообразных конструкций массообменных аппаратов чаще всего встречаются насадочные абсорберы, причем мелкая насадка (например, кольца 0 .менее 15 мм) применяется редко. В аппаратах этого типа как газ, так и жидкость интенсивно перемешиваются, поэтому они могут быть применены как в тех случаях, когда массообмен контролируется сопротивлением газовой фазы, так и тогда, когда решающим оказывается диффузионное сопротивление жидкой фазы. Таким образом, их применение оказывается универсальным.

Не всегда, однако, можно руководствоваться выводами из теории массообмена при выборе типа аппарата. Часто оказываются решающими иные обстоятельства. Для хорошего увлажнения насадочные колонны требуют больших количеств орошающей жидкости. Поэтому, когда количества перерабатываемой жидкости невелики, работают с циркуляцией жидкости, подавая ее из нижней части скруббера наверх насосом. Если абсорбция или десорбция проводится в несколько ступеней, то для проведения процесса потребуется несколько насосов, соответствующая арматура и трубопроводы. Кроме того, при процессе с возвратом жидкости уменьшается модуль движущей силы процесса. Этих недостатков нет у тарельчатой колонны. Таким образом, для одного и того же процесса возможны различные конструктивные решения.


а - со сплошным слоем насадки; б - с секционной загрузкой насадки: 1 -корпуса; 2 - распределители жидкости; 3 - насадка; 4 - опорные решетки; 5 -перераспределитель жидкости; 6 - гидравлические затворы; в -эмульгационная насадочная колонна: 1 - насадка; 2 - сетка, фиксирующая насадку; 3-гидравлический затвор; 4-опорная решетка; 5-распределитель газа

Рисунок 1.1 – Насадочные абсорберы
1.2.2 Барботажные абсорберы.
В абсорберах, работающих по принципу барботажа (прохождение газа пузырьками через жидкость), условия процесса иные. Некоторый короткий промежуток времени пузырек газа поднимается в жидкости. При движении мимо новых частиц жидкости (хорошо перемешиваемой) пузырек отдает абсорбируемый компонент со своей поверхности. Пополнение этого компонента из середины пузырька в маленьких пузырьках происходит почти только за счет чистой диффузии, а в больших — при незначительном соучастии конвекции, потому что внутри пузырька нет достаточно интенсивного перемешивания, чтобы вызвать более интенсивную конвекцию. Поскольку на стороне жидкости условия для массообмена благоприятны (благодаря непрерывному обновлению соприкасающейся с пузырьком жидкости и ее перемешиванию), постольку на стороне газа эти условия оказываются неблагоприятными. Этим объясняется наблюдение, что увеличение толщины слоя жидкости, через который барботирует газ, сверх некоторой величины (чаще всего равной только нескольким десяткам миллиметров), обычно не дает уже заметного улучшения, так как пополнение диффундирующим компонентом поверхности пузырька из середины идет медленно. В этом случае сопротивление массообмену оказывается преимущественно со стороны газа. Помочь этому можно только дроблением газа на очень мелкие пузырьки, например, на пористой керамике и т. д., а также путем последовательного барботажа через ряд ступеней, где после каждого очередного барботирования газ перемешивается. Конечно, процесс будет выглядеть совсем иначе, когда газ состоит только из одного диффундирующего компонента и внутри пузырька диффузия не имеет места, и все сопротивление массообмену находится на стороне жидкости.

Наконец, при больших расходах газового потока происходит дефор­мация пузырьков и сопутствующее он перемешивание газа внутри пузырька. При этом происходит также образование на поверхности постоянного слоя пены и разбрызгивание жидкости, очень заметно улучшающие массоотдачу в газовой фазе.
1.2.3 Абсорберы с распылением жидкости.
В абсорберах, в которых поверхность взаимодействия образована каплями жидкости, полученными с помощью сит, сопел, распылителей и т. п., мы встречаемся с весьма трудными условиями в случае неоднородной жидкости, так как внутри маленькой капли отсутствует перемешивание, и массообмен между поверхностью и ядром капли происходит в результате чистой диффузии. Более мелкое распыление улучшает массообмен. Если же жидкость однородна и диффузионное сопротивление в ней отсутствует, то исчезает и описанная трудность.

Заметно, что в каплях, диаметр которых больше 1 мм, появляется уже некоторая конвекция вследствие их деформации. Массоотдача внутрь капли становится значительно интенсивнее, чем только при диффузии.
1.2.4 Каскадные абсорберы.
Эти аппараты снабжены горизонтальными или коническими полками, по которым переливается жидкость в сопровождении сильного разбрызгивания. Активную поверхность образуют как поверхность стекающей жидкости, так и поверхность струек и капель.

В настоящее время нет еще метода расчета таких скрубберов (не считая эмпирических данных). Преимуществами их являются небольшое гидравлическое сопротивление малая чувствительность к загрязнениям.
1.2.5 Поверхностные абсорберы.
Аппараты этого типа имеют форму горизонтальных цилиндров

или фасонную (туриллы, целляриусы). В них газ проходит над поверхностью жидкости. Выполняются они обычно из керамики и имеют небольшие размеры. Поверхность массообмена в таких абсорберах очень мала, поэтому они обычно соединяются по нескольку в ряд. Чтобы облегчить перемещение жидкости, их устанавливают ступенчато. Эти аппараты имеют низкую производительность. При относительно большой наружной поверхности сосуда относительно большие количества тепла могут быть отведены в окружающую среду. С целью более интенсивного охлаждения абсорберы можно выполнять из труб, соединив отдельные трубы по типу оросительного холодильника и орошать его водой.
1.2.6 Трубчатые абсорберы.

Эти аппараты по своему устройству напоминают вертикальные трубчатые теплообменники. Трубки орошаются изнутри абсорбирующей жидкостью, которая стекает тонким слоем по стенкам труб, а газ проходит по всему свободному сечению трубок. В межтрубном пространстве протекает охлаждающая вода или какой-либо другой агент, отнимающий теплоту абсорбции. Рабочая поверхность в этих установках относительно дорога, а условия отведения тепла очень хороши.
1.2.7 Механические абсорберы.
При небольших расходах газового потока, когда достаточно и небольшой поверхности массообмена, можно применить промыватели, у которых контактную поверхность образуют дырчатые металлические диски (или иные подобные элементы), механически вращающиеся вместе с валом, на котором они насажены. Диски частично погружены в жидкость, а непогруженная часть (всегда влажная) работает как абсорбер или десорбер. Валу сообщается очень медленное вращение, расход мощности при этом невелик. Механические абсорберы особенно пригодны в таких случаях, когда в процессе принимают участие относительно малые количества жидкости. Такой аппарат схематически изображен на рис. 1.2.

Рисунок 1.2- Механический абсорбер.



Рисунок 1.3. Промыватель Фельда
Для больших расходов газа более пригодны промыватели Фельда. Их применяют на некоторых коксовых заводах для вымывания .аммиака и бензола (рис. 1.3). Один такой аппарат может перерабатывать, до 16 000 м8/ч газа. Заводы-изготовители сообщают, что один промыватель бензола размерами 2X8м заменяет 2 башни 2,7Х24м с насадкой деревянных реек. Преимуществом этих аппаратов является небольшое гидравлическое сопротивление и кроме того, они особенно пригодны там, где количество рабочей жидкости очень мало.

В настоящей работе не будут рассматриваться конструкции редко
применяющихся аппаратов или еще неопробованных в промышленной
практике.
1.2.8 Абсорберы с мешалкой.
Одной из установок, применяемых для абсорбции (в особенности с сопутствующей химической реакцией) являются аппараты, в которых путем механического перемешивания достигается хорошее распределение газа внутри слоя жидкости. Наилучшее перемешивание газа с жидкостью дает используемая в качестве мешалки горизонтальная труба, с одной стороны разрезанная или дырчатая. Для этих аппаратов характерно: продолжительное пребывание в них жидкости, возможность точного контроля процесса, большое гидравлическое сопротивление газовому потоку и отсутствие противотока (когда несколько аппаратов соединяется в ряд). Из этих аппаратов легко отводится тепло либо через стенку, либо с помощью змеевика.
1.3 Сравнение насадочной и тарельчатой колонн.
Из перечисленных типов абсорберов в практике крупной промышлен­ности наибольшее распространение получили насадочные и тарельчатые колонны. Когда возникает вопрос, что выбрать: тарельчатую или насадочную колонну. Надо учитывать следующие положения:

  1. Скруббер с насадкой дешевле.

  2. Сопротивление газовому потоку в скруббере меньше.

  3. Тарельчатая колонна обычно переносит довольно слабое питание жидкостью, но допускает и применение большего питания, чем насадоч-ная.

  4. Если жидкость оставляет в аппарате осадок, то предпочтительнее применить тарельчатую колонну. В ней можно обеспечить очистку каждой тарелки.

  5. В процессах массообмена с большим тепловым эффектом устрой­ство для охлаждения или нагревания жидкости легче осуществить в тарельчатой колонне. В таких случаях на тарелках между колпачками размещается система труб, погруженных в жидкость, через стенки которых отводится (или подводится) тепло непосредственно из реакционного объема. Решение этой задачи в случае насадочного аппарата приводит к разделению процесса на ряд ступеней и охлаждения или нагревания (обычно) жидкости между ступенями.

  6. Вес тарельчатой колонны (одинаковой по производительности с насадочной) меньше.

  7. В скрубберах с насадкой из-за неравномерного распределения жидкости могут существовать места, в которых у газа нет контакта с жидкостью. При применении тарельчатых колони подобные явления не имеют мест.

  8. Для абсорбционных процессов с химической реакцией (особенно со сравнительно медленно протекающей) более пригодны тарельчатые колонны. В этом случае увеличивается продолжительность пребывания жидкости в колонне и, кроме того; облегчается регулирование хода реакции.


1.4 Важнейшие детали насадочных колонн.
Массообменные аппараты с насадкой являются аппаратами исключительно простыми по конструкции и легкими для изготовления даже из таких материалов (обычно непригодных для других конструкций), как керамика, графит и стекло.

Для работы с сильными кислотами стальной кожух чаще всего футеруется фасонным кислотоупорным кирпичом на кислотоупорном растворе в два или три слоя, по возможности отделяя слой от слоя эластичным материалом, устойчивым в данных условиях (например, асфальтом), и покрывая им стенки кожуха. Кислотные башни больших размеров выполняются непосредственно из кислотоупорных материалов, а кожух заменяется только стягивающими бандажами. В этих случаях решетка для насадки выполняется тоже из кирпича соответствующей формы

и опирается на столбики каменной кладки.






Рисунок 1.4
Небольшие аппараты, диаметром до 1,5 м, могут быть
выполнены из керамических царг, соединяемых на так назы­
ваемых муфтах (рис.1.4) с уплотнением, устойчивым
в данных условиях. Надо помнить, что керамика неустой­
чива к быстрым и значительным изменениям температуры (она
лопается). Заводы керамических изделий к таким аппаратам
изготовляют также дырчатые плиты, используемые в каче­
стве решеток и оросителей. В тех случаях, когда можно
воспользоваться металлом в качестве материала для конструкции, выпол­
нение всегда легче и не представляет затруднений.


1.4.1 Насадка
Насадка употребляется самой разнообразной формы, размерами от 12 до 150 мм. Различные типы насадки показаны на рис. 4. Кольца новой формы изображены на рис. 5. Через отверстия в стенках колец жидкость имеет легкий доступ к внутренней поверхности кольца. По исследованиям Киршбаума, Эккера и их сотрудников у этой насадки оказалось меньшее гидравлическое сопротивление и более интенсивный массообмен, чем у колец Рашига.

В таблице приведены для ориентировки сравнительные данные, выраженные в процентах, касающиеся удельной поверхности и свободного объема различных типов насадки с номинальным диаметром 25 мм.

Кольца с крестообразными перегородками и кольца со спиралями изготовляются только больших диаметров, от 75 мм и выше. Наиболее распространенными и повсюду изготовляемыми являются кольца Рашига. В промышленных установках редко применяются кольца диаметром менее 15 мм. При проектировании аппаратов с высоким слоем колец надо обратить особое внимание па их механическую прочность. Кроме устойчивости к химическим воздействиям, от колец требуется еще высокая механическая прочность.






Рисунок 1.5-Различные типы насадок:

а-кольца Рашига;6-кольца Лессинга; в-кольца с крестообразными перегородками; г-кольца с одиночной спиралью; д-кольца с двойной спиралью; е-кольца с тройной спиралью; ж-седлообразная насадка Берля; э-седлообразная насадка Инталокс.








Рисунок 1.6- Кольца «Ра11»
Сравнение удельной поверхности и доли свободного объема (порозности слоя) различных видов насадок.


Вид насадки


а/а(колец),%

έ, %

Кольца Лессинга керамические

118

66

Кольца Лессинга металлические

140

90

Кольца Рашига графитовые

98

74

Кольца Рашига керамические

100

73

Кольца Рашига металлические

108

92

Седлообразная Берля

131

69

«Инталокс»

134

77


Большое значение имеет также поведение материала насадки при быстрых изменениях температуры. Бывали случаи, когда плохой подбор материала приводил к превращению колец в крошку именно по этой причине. Когда возникает вопрос о применении больших количеств колец для работы в трудных условиях, то лучше всего сделать экспериментальную пробу с некоторым количеством колец в подобных условиях, исследовать коррозию, поведение при быстрых изменениях температуры и т. п. Таким путем можно избежать неожиданностей. Кольца диаметром свыше 75 мм обычно укладываются регулярно {один слой на другой) и устанавливаются при этом вертикально с таким расчетом, чтобы их оси не совпадали. Правильно уложенные кольца оказывают меньшее гидравлическое сопротивление и лучше распределяют орошающую жидкость.






Рисунок 1.7-Укладка колец
На рис.1.7 показан способ укладки колец. Укладку начинают от стенки, при этом надо следить, чтобы они к ней плотно прилегали. Жидкость имеет тен­денцию стекать по стенке, поэтому надо избегать излишнего свободного пространства у стенки. Критическое значение критерия Рейнольдса для свободно насыпанной насадки меньше, чем для насадки уложенной. В первом случае поэтому легче получается турбулентность при малой скорости и более высокие коэффициенты массообмена. Стенкн колец должны быть по возможности настолько тонкими, насколько это допускает материал. Диаметр колец не должен быть больше 1/8 диаметра.

Решетчатая насадка изготовляется из деревянных реек (гладких или зубчатых). Нарезку зубцов применяют в случаях, когда свободное расстояние между рейками превышает 25 мм, с той целью, чтобы жидкость не стекала между рейками. Решетки позволяют применить наиболее высокие скорости газа и получить лучшие коэффициенты массообмена. Этим способом часто удается достигнуть снижения общего объема насадки, гидравлического сопротивления и веса аппарата. Решетчатая насадка особенно пригодна в тех случаях, когда надо переработать большие количества газа с малыми количествами жидкости. Кроме того, она менее чувствительна к загрязнениям осадком и встряхиваниям. Но эта насадка требует сложных оросительных устройств для равномерного распределения жидкости. Конструкции соответствующих оросителей предложили Моррис и Джексон. Кроме того, пределы применения дерева ограничены. Этот материал устойчив к действию очень слабых щелочей и кислот при температурах ниже 80° С. Часто применяются пропитки деревянных реек.

Простейшую пусковую насадку изготовляют из кусков кокса или кварца. Материал должен быть просеян соответствующим образом. Чтобы избежать слишком большого отсева, а с другой стороны — удержать размеры кусков в не слишком широких границах, их подбирают обычно таким образом, чтобы диаметр наибольших кусков был приблизительно в 2 раза больше диаметра наименьших кусков. Кусковая насадка не рекомендуется, когда опасаются загрязнения осадком. Гидравлическое сопротивление кусковой насадки больше, чем у решетчатой или колец.

Рисунок 1.8-Деревянные решетки, гладкие
Кроме описанных здесь и изображенных на рис. 1.8 -7 типов насадок, существует еще ряд новых, с фирменными названиями, которые появились в последние годы, главным образом в США. По данным проведенных исследований:, они обеспечивают меньшее гидравлическое сопротивление н более интенсивный массообмен, чем кольца Рашига. Например, насадка «Пананак» изготовляется из тонкой жести, насеченной, а затем растянутой; при этом получается сито с ромбовидными отверстиями. На дне такие полоски сваривают в уголок, и полученные элементы укладывают горизонтально таким способом, что образуются квадратные каналы. Из растянутой жести изготовляют также насадку «Спрейпак». Насадку Стедмена изготовляют из металлической ткани, (сетки) в форме усеченных конусов, которые укладывают то верхними, то нижними основаниями друг к другу. Насадка «Гудло» состоит из сетчатых лент, специально вытканных, свернутых в кружки и уложенных горизонтально. Совершенно особую форму имеет насадка Теллера (так называемая Теллеретс или Розетте), изготовляемая из полиэтилена или металла.

Отношение практиков к рекламируемым новым насадкам пока довольно осторожное. Например, Моррис и Джексон продолжают считать самыми экономичными кольца Рашига по причине их дешевизны, неплохим коэффициентам массообмена и умеренному гидравлическому сопротивленшо. По их мнению, вычурная форма элементов насадки влияет на увеличение их стоимости, так что это влияние не компенсируется всеми их преимуществами.
1.4.2 Орошение.
Очень важной деталью, существенной для нормальной работы скруббера, является хорошая система орошения.К сожалению, несмотря на все усилия обеспечить наиболее равномерное орошение нет возможности достигнуть вполне равномерного распределения жидкости в самой насадке.

Киршбаум исследовал теплообмен между газовой и жидкой фазами
в таких колоннах. В настоящее время необходимо дать оценку работы
скрубберов по коэффициентам массообмена. Коэффициенты теплообмена и массообмена, как известно, находятся в тесной зависимости между собой. Представляют интерес не столько найденные числовые значения кинетических коэффициентов, сколько изменение их вдоль высоты опытной колонны. Коэффициент (зависящий впрочем от плотности орошения) сначала увеличивался, считая сверху, на пути <0,5 м, а затем сильно уменьшался. На расстоянии 2 м от верха его значение было уже в несколько раз меньше. Это явление Киршбаум объясняет скоплением жидкости у стенок, из-за чего середина насадки плохо орошается.

Особенно сильно это явление в колоннах малого диаметра. Чтобы исправить это положение, Киршбаум через каждые 1,5 м установил конус из листового железа (рис.1.9), собирающий жидкость на середину. Мнение Киршбаума о таком именно распределении жидкости в насадке не разделяют Бэкер, Чилтон и Верной, которые в своих исследованиях находили, что распределение жидкости практически равномерное, если диаметр скруббера достаточно велик в сравнении с величиной элемента насадки. Таким образом, они считают все устройства, корректирующие распределение жидкости внутри слоя насадки, излишними.

Для подведения орошающей жидкости насколько возможно равномерно по всему сечению скруббера пользуются весьма разнообразными устройствами, от самых простых до самых фантастических.

Рисунок 1.9-Конус, корректирующий распределение жидкости в насадке.


1.4.3 Брызгалка

Рисунок 1.10-Орошение с помощью брызгалки.
Этот тип оросителя (рис.1.10) применяется обычно при больших количествах жидкости, так как в брызгалках можно сделать большие отверстия, для которых нет опасения закупорки. В скрубберах для вымывания СО2 из газов под давлением довольно часто встречаются брызгалки с отверстиями 10—12 мм. При больших скоростях жидкости в отверстиях и соответствующей кривизне сит можно получить большой радиус орошаемого сечения. Скрубберы 0 до 2 м и больше можно питать одним таким оросительным устройством, помещенным на оси аппарата. Описанный ороситель, с большим радиусом орошения, пригоден только там, где количество орошающей жидкости не изменяется в больших пределах, так как от скорости жидкости в отверстиях зависит форма парабол, по которым жидкость вытекает из отдельных отверстий (рис.10). При сильном уменьшении количества орошающей жидкости орошаемая площадь сокра­щается. Брызгалки с мелкими отверстиями применяются редко, разве только в случае абсолютной уверенности в невозможности закупоривания отверстий и при легком доступе к ним для очистки. Поэтому брызгалки применяются чаще для больших количеств жидкости (большие отверстия).
1.4.4 Открытые сита

Открытыми ситами называют дырчатые металлические листы, через которые жидкость стекает под собственным гидростатическим давлением, т.е. под давлением слоя, удерживающегося на сите (рис. 1.10). Это устройство позволяет изменять количество орошающей жидкости в очень широких пределах. По мере поступления больших количеств жидкости уровень ее будет подниматься до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие между количеством поступающей жидкости и стекающей через отверстия. Высота краев должна быть такой, чтобы при заданном максимуме жидкость не переливалась через край, а при заданном минимуме сито еще было покрыто некоторым слоем жидкости.


Рисунок 1.11 – Орошение через открытое сито
Количество вытекающей жидкости равно:
Vж=i?f? мі/с (1.1)

где i — число отверстий;
f - сечение отверстия, мІ;
? — теоретическая скорость истечения, м/сек;

? – коэффициент расхода, который учитывает сужение струи в отверстии и потери от трения;

? ? 0.65 для отверстий 5 мм диаметром.
Теоретическая скорость истечения:

?=?2ġh, мі/с (1.2)

где h – высота слоя жидкости на сите, м.
У отверстий Ш меньше 5 мм возможны закупорки, поэтому лучше выбирать большие диаметры отверстий, например Ш 8 мм. Только в тех случаях, когда образование какого бы то ни было осадка абсолютно исключено, можно остановиться на меньших отверстиях. Конические отверстия, сужающиеся кверху, закупориваются трудней. Между краями сита и кожухом должно быть предусмотрено достаточное сечение для прохода газового потока. Сита годятся только для скрубберов небольших диаметров. Сита для больших аппаратов требуют жесткости, а это их удорожает.

1.4.5 Дисковые разбрызгиватели

Для аппаратов больших диаметров эти устройства являются самыми дешевыми и самыми лучшими. Тарелки либо плоские, либо слегка выпуклые (возможно, дырчатые) помещают на расстоянии —700 мм под отверстием трубки, из которой вытекает струя орошающей жидкости, дают орошение по кругу диаметром около 1 м. Скорость движения жидкости в трубке следует принимать — 1,5 м/сек. Питающие трубки могут быть
приварены к желобу, трубе или сборнику. В скрубберах или башнях больших диаметров, например, более 3 м, можно трубки вывести наружу и соединить с коллектором большего диаметра (рис. 1.11). Число необходимых трубок можно получить, вписывая в площадь поперечного сечения скруббера круги Ш 800—1000 мм таким образом, чтобы орошалась вся площадь сечения. При этом неизбежны накладывания частично одних кругов на другие, что вызывает небольшие расстройства в равномерности орошения.
1.4.6 Кожух

Конструкция кожуха такого простого аппарата, как скруббер, заслуживает лишь небольшого упоминания и притом лишь в случае аппаратов тяжелых, работающих под давлением. Аппараты этого типа подчиняются правилам расчета на прочность сборников, работающих под давлением. Если в очень высоких аппаратах по мере уменьшения напряжений снизу вверх ставить листы постепенно уменьшающейся толщины, согласно расчету, а не все снизу доверху одинаковой толщины, как это обычно делается, то можно получить заметную экономию материала.

Увеличение коэффициента безопасности сварного шва с 0,7 до 0,9, на что получают разрешение заводы-изготовители, тоже является источником большой экономии.

Необходимо предусмотреть возможность доступа в аппарат и монтажа внутренних деталей, а также возможность удаления насадки снизу над решеткой в случае замены ее там, где удаление сверху затруднительно.
1.5 Виды распыливающих колонн
Распылительные устройства можно разделить на три основные группы:
а) гидравлические распылители, работающие под давлением самой жидкости;
б) пневматические распылители, в которых для распыления жидкости пользуются сжатым газом или паром;

г) центробежные распылители, в которых используется центробежная сила.

1.5.1 Гидравлические распылители



Распыление жидкости в распылителях этого типа происходит вследствие удара жидкости о воздух или иной газ, окружающий сопло. Такие распылители, следовательно, не могут работать под разрежением. Давление жидкости в этих распылителях 3,5—700 атм. При высоких давлениях, дающих очень мелкое распыление, надо считаться с эрозией материала сопла, в особенности, если состояние поверхности сопла сильно влияет на качество распыления. Надо избегать твердых частиц в жидкости, которые разрушительно действуют на поверхность. Поэтому рекомендуется перед распылением, жидкость тщательно фильтровать.

Гидравлические распылители плохо поддаются регулированию и работают лучше при некотором постоянном расходе жидкости. Поэтому предпочитают пользоваться несколькими соплами вместо одного большого и с целью регулировки выключать или включать некоторые из них. Это влечет за собой усложнение аппаратуры, а также возможность возникновения ударов капель о соседние распылители, а иногда неудобное распределение капель в пространстве камеры. Необходимо отметить, что распылители под гидравлическим давлением нашли себе самое широкое применение.

1.5.2 Пневматические распылители

Здесь жидкость разрывается сильным течением газа большой скорости. Жидкость может поступать в сопло под небольшим давлением (например, гидростатическим) или даже засасываться инжекторным действием сопла. На рис. 1.12 изображен тип такого распылителя. Ими пользуются, когда необходимо дробление жидкости на очень мелкие капли. Они пригодны также для распыления жидкостей с высокой вязкостью, как, например, масел и т. д. Производительность таких распылителей невелика — до 38 л/мин. Эти распылители расходуют энергии больше других распыляющих устройств (для сжатия воздуха). Применяется избыточное давление воздуха или пара от 1,4 до 5,6 атм. Расход воздуха составляет 0,3—0,7 мі на 1 л распыленной воды. Объем воздуха указан под атмосферным давлением.



Рисунок 1.12 – Пневматический распылитель
1.5.3 Центробежные распылители

В устройствах, работающих по этому принципу, жидкость подводится близко к оси вращающегося диска, распространяется по нему тонким слоем и с большой скоростью отбрасывается к окружности. Ротор такого устройства обычно делается диаметром до 360 мм, иногда даже больше для получения такого распыления необходимо большое число оборотов. Применяют n = 3000-50 000 об/мин. Конечно, большие обороты можно применять только при малых диаметрах диска, чтобы избежать разрыва под действием центробежной силы. Центробежные распылители имеют то преимущество перед остальными, чт они пригодны и для густых жидкостей и взвесей, которые закупоривают другие типы распылителей. Вторым очень важным преимуществом является небольшая чувствительность, к изменениям расхода жидкости. В противоположность соплам они легко поддаются регулированию. Тонкое распыление требует равномерного ускорения потока жидкости на пути к периферии диска. Одна из конструкций, в которой жидкость направляется с помощью лопаток в форме буквы S, изображена на рис.1.13.



Рисунок 1.13 – Центробежный распылитель





2 Блок-схема процесса


Рисунок 1.14– Блок-схема процесса поглощения газа.

_

Факторы H- контролируемые, регулируемые:

  1. уровень суспензии;

  2. скорость подачи суспензии;

  3. время разгона барабана;

  4. максимальная скорость вращения барабана;

  5. время центрифугирования;

  6. координация действия ножа и клапана;

  7. время торможения;

  8. время выгрузки;

  9. время промывки осадка.

  10. время просушки осадка.

_

Факторы X- контролируемые, нерегулируемые:

  1. температура окружающей среды;

  2. атмосферное давление;

  3. измельчение осадка;

  4. геометрические размеры барабана;

  5. высота слоя осадка;

  6. максимальная скорость вращения электродвигателя;

  7. состав суспензии.

_

Факторы Z- неконтролируемые, нерегулируемые:

  1. эксплуатационные воздействия;

  2. человеческий фактор;

  3. перепады электроэнергии;

  4. примеси в суспензии.

_

Отклики Y:

  1. влажность осадка;

  2. объем фугата;

  3. расход энергии;

  4. экономические затраты.


3 Расчет насадочного абсорбера

Расчет насадочного абсорбера с правильно уложенными керамическими кольцами размером x=50x50x5 мм. Водой поглощается аммиак из воздуха с начальным содержанием NH3 V=12 объемных долей. Количество поступающего воздуха Q=8500 мі/ч, удельный расход поглотителя r=1,29 кг/кг, число единиц переноса n=7,0.

3.1 Расчет количества инертного газа
  1   2
Учебный текст
© perviydoc.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации