Исследование гидродинамики и массопередачи на прямоточной клапанно-ситчатой тарелке новой конструкции

• Автор: Ларькин, Артем Вадимович
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 165 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Обзор конструкций клапанных тарелок с перекрестно-прямоточным движением фаз

1.2. Гидродинамические режимы работы клапанных тарелок с перекрестнопрямоточным движением фаз

1.3. Гидравлическое сопротивление клапанных тарелок с переливными устройствами

1.4. Провал жидкости. Минимальная допустимая скорость газа

1.5. Межтарельчатый унос жидкости

1.6. Исследование массопередачи на тарельчатых контактных устройствах

ГЛАВА II. ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
II. 1. Объект исследования
11.2. Описание экспериментальной установки
И.З. Методика исследования провала жидкости
11.4. Методика исследования уноса жидкости с тарелки
11.5. Методика исследования массопередачи
ГЛАВА III. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ. ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ И МАССООБМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРЯМОТОЧНОЙ КЛАПАННО-СИТЧАТОЙ (ПКС) ТАРЕЛКИ НОВОЙ КОНСТРУКЦИИ
III. 1. Исследование гидравлического сопротивления сухой тарелки
Ш.2. Исследование гидродинамических режимов работы орошаемой тарелки.
III.3. Исследование гидравлического сопротивления орошаемой тарелки
Ш.4. Исследование провала жидкости
111.5. Исследование уноса жидкости с тарелки
111.6. Исследование массопередачи по жидкости на тарелке
ГЛАВА IV. СОПОСТАВЛЕНИЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ И МАССООБМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК НОВОЙ ПРЯМОТОЧНОЙ КЛАПАННО-СИТЧАТОЙ И ПРЯМОТОЧНОЙ КЛАПАННОЙ (ПК) ТАРЕЛОК
IV. 1. Сопоставление гидравлического сопротивления сухих тарелок
ГУ.2. Сопоставление гидродинамических режимов работы тарелок
ГУ.З. Сопоставление сопротивления орошаемых тарелок
IV.4. Сопоставление провала жидкости
IV.5. Сопоставление межтарельчатого уноса
ГУ.6. Сопоставление эффективности массопередачи
ГЛАВА V. ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ НА
ПРАКТИКЕ ПРИ РАСЧЕТЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ АППАРАТОВ
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А. Исследование гидравлического сопротивления сухой тарелки

Приложение Б. Исследование гидравлического сопротивления орошаемой
тарелки ПКС
Приложение В. Исследование провала жидкости на тарелке ПКС
Приложение Г. Исследование уноса жидкости на тарелке ПКС
Приложение Д. Исследование эффективности массопередачи на тарелке ПКС

Приложение Е. Сопоставление гидравлического сопротивления сухих тарелок ПКС и ПК
Приложение Ж. Сопоставление уноса жидкости на тарелках ПКС и ПК
ВВЕДЕНИЕ

Развитие массообменных аппаратов по пути увеличения мощностей, напрямую связано с разработкой массообменных контактных устройств высокой производительности. Не последнюю роль в этом сыграли тарелки с перекрестнопрямоточным движением фаз. Данные тарелки имеют высокую производительность по обеим фазам и повышенную эффективность контакта фаз. Особого внимания заслуживают клапанные тарелки с перекрестно-прямоточным движением фаз. Благодаря подвижному элементу - клапану, создаются условия для расширения диапазона эффективной работы, что непосредственно делает данные тарелки предпочтительными по отношению к другим. Однако на перекрестно-прямоточных тарелках при высоких скоростях газа наступает интенсивный прямоток, вследствие чего уменьшается время пребывания жидкости на тарелке и тем самым снижается эффективность массопередачи [39]. Основным путем решения данной проблемы является увеличение компенсации прямоточного движения взаимодействующих фаз. В связи с этим представляют интерес комбинированные конструкции прямоточных клапанно-ситчатых (ПКС) тарелок, выгодно сочетающие повышенную производительность прямоточных клапанных и высокую эффективность ситчатых тарелок. Просечки, выполненные в клапане и (или) в полотне тарелки, будут способствовать не только компенсации прямоточного движения и увеличению запаса жидкости на тарелке, но также увеличению диапазона устойчивой работы, зоны саморегулирования клапанов, удельной поверхности контакта фаз. Использование таких конструкций в промышленности ограничивается в основном трудностью получения точных характеристик по гидродинамике и массопередаче для широкого класса процессов, требующих проведения дорогих технически сложных экспериментов. Решением данной проблемы является исследование гидродинамических и массообменных характеристик новых конструкций тарелок в лабораторных условиях на экспериментальных стендах с последующим сопоставлением с характеристиками промышленных тарелок, полученными на тех же стендах.

более интенсивному гашению скорости газового потока, а также затруднению выбросов крупных масс жидкости на вышележащую тарелку. С другой стороны, увеличивается высота слоя жидкости и уменьшается высота сепарационного пространства [52].
Влияние физических свойств контактирующих фаз отражено вводом в уравнение уноса различных коэффициентов, осуществляющих, как правило, переход от системы «вода-воздух» к другим системам. В работе [67, с. 168-202] рассмотрено комплексное влияние физических свойств газожидкостного слоя на унос. Описано влияние плотности, вязкости газожидкостной системы, а также поверхностного натяжения жидкости. Получены комплексы, учитывающие свойства пара (газа) и жидкости, позволяющие пересчитывать величину уноса, полученную для данной системы, на другие. Значение относительного уноса для различных тарелок может быть найдено из обобщенного уравнения [67, с. 218-219] (для скоростей воздуха в свободном сечении колонны 1-3 м/с):
Шк/т„)Ъ

(1.5.4)
е - относительный унос жидкости на вышележащую тарелку, кг жидкости/кг газа; ]¥к - скорость газа в свободном сечении колонны, м/с; НТ — расстояние между тарелками, мм; у/ - доля зеркала барботажа; к - коэффициент, учитывающий глубину барботажа, мм; А, п - коэффициенты, учитывающие конструктивные параметры тарелки (при Нт<400 мм: /1=9,48-107, «=4,36; при //т>400 мм: А=0,159, «=0,95); ту и т - коэффициенты, учитывающие влияние физических свойств жидкой и газовой фаз на унос и определяемые по уравнениям:
у ( ч 0,286 у ч 0,714 у ' ч 0,
.... ’ (1-5.5)
т= —(1.5.6)
( ' л " 0,286 Г Рж Рп 0,714 ( , Рп
К Рп у Р Ж~РПу Рп )
о- Рж-Рп ° Р'ж-Р'п;