Характеристика тарелок провального типа

Колонны с тарелками провального типа не имеют сливных стаканов и жидкость попадает на нижележащую тарелку, проваливаясь через прорези в тарелках навстречу поднимающемуся пару.

Жидкость, орошающая тарелку, распределяется по ней слоем (рисунок 3.37), высота которого связана с перепадом давления парового потока. Через щели или отверстия на тарелке непрерывно проходят пар (снизу вверх) и жидкость (сверху вниз). В среднем на каждом участке тарелки устанавливается динамическое равновесие между количеством находящейся на ней жидкости и скоростью жидкостного и парового потоков. Отсутствие каких – либо перегородок на тарелке приводит при интенсивном барботаже к выравниванию высоты барботажного слоя на всех участках ее. Конструкции тарелок провального типа представлены на рисунке 3.38.

Рисунок 3.37– Схема работы тарелки провального типа

Дырчатые тарелки (см. рисунок 3.38, а) аналогичны по конструкции ситчатым тарелкам, но отличаются от них отсутствием сливных устройств. Диаметр отверстий в этих тарелках обычно от 4 до 10 мм, иногда до 15…20 мм, что позволяет существенно увеличить нагрузки по жидкости и газу при незначительном гидравлическом сопротивлении.

а-дырчатая (в плане); б-решетчатые (в плане) в-волнистая (в продольном сечении); г-трубчатые (в плане);

1-щели; 2-трубы; 3-перфорированный лист; 4-коллекторы

Рисунок 3.38 - Типы провальных тарелок

Суммарная площадь свободного сечения составляет 10…15%, а в тарелках с d_э= 20…25 мм эта величина может быть существенно большей.

Волнистые тарелки изготовляют гофрированием металлических листов с отверстиями (см. рисунок 3.38, в). В этих тарелках слив жидкости в основном происходит через отверстия в нижних изгибах тарелки, а газ проходит в основном через ее верхние изгибы. Такое устройство провальных тарелок увеличивает диапазон их устойчивой работы; однако они сложнее в изготовлении и монтаже, чем дырчатые и решетчатые тарелки.

С целью повышения производительности и снижения сопротивления провальных тарелок их рабочую часть набирают из труб, которые могут быть расположены параллельными рядами или свернутые в спираль. В случае необходимости отвода (подвода) тепла по трубам может быть пущен хладоагент (теплоноситель) (см. рисунок 3.38, г).

На рисунке 3.39 представлены схемы потоков на тарелках провального типа.

а б в г

Тарелки: а – из плоского листа; б – ступенчатая; в – с отогнутыми кромками щелей; г – трубчато – решетчатая

Рисунок 3.39 - Схемы потоков для основных разновидностей тарелок провального типа

Решетчатые тарелки

Из тарелок провального типа (решетчатые, колосниковые, трубчатые, дырчатые плоские и волнистые, с направленным движением жидкости) наиболее применимы решетчатые. Они изготовляются из плоских листов толщиной от 2.5 до 6 мм, перекрывающих все сечение колонны. Ширина щели составляет от 3 до 8 мм, длина – 60 мм и 200 мм. Живое сечение тарелки 10…30 %; при его уменьшении увеличиваются стабильность работы (при некотором изменении нагрузок) и к.п.д. без снижения производительности тарелки. Из–за отсутствия переливных устройств полезная площадь тарелки увеличивается на 15…30% и зеркало барботажа практически равно всему сечению колонны.

Для расширения диапазона устойчивой работы щели выполняют разной ширины. Их располагают либо равномерно по сечению колонны, либо щели одной ширины делают преимущественно у края или центра тарелки. При применении тарелок со щелями разной ширины при малых нагрузках по газу будут работать главным образом щели малой ширины и по мере увеличения нагрузки в работу будут включаться остальные щели. Неравномерное расположение щелей может уменьшить неравномерное распределения потоков пара (газа) и жидкости на тарелке, что имеет место в аппаратах большого диаметра.

Решетчатые тарелки изготавливаются обычно из отдельных секций, количество которых зависит от диаметра колонны (рисунок 3.40). Размеры секций принимаются такими, чтобы, с одной стороны, получить минимальное число опорных элементов и крепежных деталей и, с другой стороны, иметь возможность монтировать тарелку через люки колонны. Длина секций принимается примерно такой же, как и их ширина. Для придания секциям большей жестокости к листам приваривают снизу продольные ребра или в листах выштамповывают канавки.

Рисунок 3.40-Решетчатая тарелка типа ТР

Секции тарелки устанавливаются на каркас, уплотняются прокладками и крепятся резьбовыми или клиновыми соединениями. Щели выполняются, как правило, штамповкой. Наиболее распространены тарелки с параллельным и равномерным расположением щелей по всей плоскости тарелки. Щели не делаются в местах расположения опорных балок; их не рекомендуется доводить до края элементов опорной конструкции на 20…30 мм.

В целях унификации тарелок и уменьшения необходимого числа штампов принимают следующие размеры: ширина щели 4, 6, 8, 10, 12 мм; длина щели 60 мм; шаг 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0; 4,5; 5,0 мм. Толщина листа принимается 2, 3 и 4 мм.

1 – корпус колонны; 2 – опорное кольцо; 3 – полотно тарелки;

4 – щель без отогнутых кромок; 5 – щель с отогнутыми кромками

Рисунок 3.41- Решетчатая тарелка с отогнутыми кромками щелей

Рабочие характеристики тарелок провального типа могут быть несколько улучшены, если часть щелей (около 50%) снабдить кромками, отогнутыми вниз (навстречу потоку пара). При прочих равных условиях такие тарелки имеют более широкие (на 10…15%) пределы рабочих нагрузок и большую (на 15%) производительность, чем стандартные. Отогнутые вниз кромки щелей придают полотну тарелки большую жесткость, что позволяет применять металл меньшей толщины (1,5…2,0 мм вместо 3…4 мм). Ширину щелей рекомендуется принимать равной 5…6 мм, длину 100 мм. Тарелки этого типа могут быть установлены в колоннах как малого (менее 400 мм), так и большого диаметров (рисунок 3.41) [2].