Характеристика тарелок с переливными устройствами

По способу организации движения пара (газа) и жидкости с тарелки на тарелку различают два основных типа: тарелки со специальными переточным устройствами и провальные. У тарелок со специальными переточными устройствами жидкость перетекает с тарелки на тарелку через специальные каналы, отдельно от потока пара. В зависимости от нагрузки по жидкости и технологического назначения колонны переток жидкости с тарелки на тарелку может осуществляться одним, двумя и более потоками (рисунок 3.5). В пределах полотна тарелки жидкость может течь по горизонтальной или слегка наклонной в сторону слива поверхности, на одном уровне или каскадом, а на смежных тарелках - в разных или в одном направлениях [2].

По характеру диспергирования взаимодействующих фаз различают тарелки барботажного и струйного типов. На тарелках пар (газ) проходит через слой жидкости, диспергируясь на мелкие пузырьки и струи, которые с большой скоростью движутся в жидкости. При этом образуется газожидкостная система, называемая пеной. Если пар является дисперсной фазой, а жидкость сплошной, то такой режим взаимодействия фаз называется барботажными. Он имеет место при относительно небольших скоростях пара. Тарелки, реализующие этот режим работы, называются барботажными. У барботажных тарелок элементы контактных устройств (колпачки, клапаны, отверстия) создают в слое жидкости движение пара почти в вертикальном направлении. Контакт между фазами осуществляется главным образом по схемам перекрестного тока [1].

г д е

ж з и

а - однопоточная; б - двухпоточная; в - трехпоточная;

г - четырехпоточная; д - с кольцевым движением жидкости;

е - с однонаправленным движение жидкости на смежных тарелках;

ж, з - варианты каскадного типа; и - с серповидной сливной перегородкой

Рисунок 3.5 - Схемы организации движения потока на тарелках с переливными устройствами

Тарелки барботажного типа могут иметь стесненное или свободное зеркало барботажа. У тарелок со стесненным зеркалом барботажа часть поверхности жидкости, через которую пар выходит в межтарельчатое пространство, занята устройствами (колпачками) для ввода пара в жидкость (примерно от 50 до 75%). У тарелок со свободным зеркалом барботажа устройства для ввода пара в жидкость размещены практически на одном уровне с полотном тарелки (отверстия, клапаны и т. п.), вследствие чего пар может выходить из слоя жидкости в межтарельчатое пространство практически в любом месте барботажного слоя, определяемом случайными изменениями давления в газожидкостном слое.

Вследствие этого площадь для выхода пара из жидкости составляет около 70…90% рабочей площади тарелки.

Схемы тарелок со стесненным и свободным зеркалом барботажа приведены на рисунке 3.6.

А б

Рисунок 3.6 - Схемы барботажных тарелок со стесненным (а) и свободным (б) зеркалом барботажа. (Зеркало барботажа заштриховано)

Важной характеристикой тарелок является диапазон рабочих нагрузок n = ω_макс/ ω_мин , где ω_макси ω_мин- максимальная и минимальная допустимые скорости пара в колонне. Чем больше величина n,тем большие колебания нагрузок можно допустить в условиях эксплуатации. Вместе с тем величина рабочего диапазона нагрузок n зависит от принятого уровня эффективности η, поскольку величина η изменяется при изменении скорости паров ω.На рисунке 3.7 приведены типичные кривые зависимости η отω для основных типов тарелок. У тарелок барботажного типа с переливными устройствами зависимость η от ω соответствует кривой 1, т.е. эффективность мало изменяется в широком диапазоне изменения нагрузок.

1 - барботажная; 2 - барботажно - прямоточная; 3 - прямоточная (струйная)

Рисунок 3.7 - Кривые зависимости эффективности работы тарелки от скорости газа для тарелок со специальными переливными устройствами