Содержание к диссертации
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИИ 4
ВВЕДЕНИЕ 7
ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 10
Развитие струйно-направленных тарелок 10
Исследование гидродинамики на струйно-направлен-ных тарелках 18
Основные гидродинамические режимы на струйно-направленных тарелках ^
Гидравлическое сопротивление струйно-направленных тарелок 21
Исследование уноса жидкости потоком газа. 31
Массопередача на струйно-направленных тарелках.. 41
Факторы, влияющие на эффективность массо-передачи 4-3
Параметры, влияющие на коэффициент маесо-передачи в жидкой фазе ^
1.5. Постановка задачи 47
ГЛАВА П. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКИ
ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ 49
П.І. Описание новых конструкций струйно-направленных
тарелок с продольными перегородками 49
П.2. Описание экспериментальной установки и методики
проведения экспериментов 54
ГЛАВА Ш. ИССЛЕДОВАНИЕ ЩЦРОДИНАМЙКИ СТРУЙНО-НАПРАВЛЕННЫХ
ТАРЕЛОК С КОМПЕНСИРОВАННЫМ ПРЯМОТОКОМ, СЕКЦИОНИРО
ВАННЫХ ПРОДОЛЬНЫМИ ПЕРЕГОРОДКАМИ 61
Ш.І. Гидравлическое сопротивление сухой тарелки 61
Ш.2. Гидравлическое сопротивление орошаемой тарелки.. 66
3.2.1. Гидравлическое сопротивление газожидкост
ного слоя.. 75
3.2.2. Влияние режимных параметров и конструк
тивных параметров на газосодержание,
статический уровень жидкости и высоту
пены 80
« с ~ тг жидкости
3.2.3. Изменение статического уровня и высоты
пены на тарелке 91
Ш.З. Основные гидродинамические режимы исследованных
тарелок 94
Ш.4. Исследование относительного провала 99
Ш.5. Исследование уноса 107
ГЛАВА ІУ. ИССЛЕДОВАНИЕ МАССОПЕРЕДАЧИ СТРУЙНО-НАПРАВЛЕННЫХ
ТАРЕЛОК С КОМПЕНСИРОВАННЫМ ПРЯМОТОКОМ, СЕКЦИОНИ
РОВАННЫХ ПРОДОЛЬНЫМИ ПЕРЕГОРОДКАМИ ИЗ
ІУ.І. Эффективность тарелки по Мерфри ИЗ
ІУ.2. Влияние степени компенсации прямотока на коэф
фициент массоотдачи в жидкой фазе 118
ІУ.З. Сопоставление исследованных конструкций тарелок 126
ГЛАВА У. СОПОСТАВЛЕНИЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ И МССООБМЕННЫХ
ХАРАКТЕРИСТИК СТРУЙНО-НАПРАВЛЕННЫХ ТАРЕЛОК 13
У.I.Сопоставление гидродинамических характеристик
струйно-направленных тарелок -^
У.2.Сопоставление массообменных характеристик струй
но-направленных тарелок 139
У.3.Сопоставление гидравлического сопротивления тео
ретической тарелки 144
ВЫВОДЫ 147
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 149
ПРИЛОЖЕНИЯ 163
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.
а - расстояние между двумя соседними козырьками, мм; а - угол отгибки лепестков, град; fa- коэффициент массоотдачи в жидкой фазе, м/час; в,сн - концентрация красителя в жидкости на выше-и нижележащей тарелках, г/л; АР^ - гидравлическое сопротивление сухой тарелки, Па; д*ор0и» - гидравлическое сопротивление орошаемой тарелки,
Па; л*г-ж~ гидравлическое сопротивление газожидкостного
слоя, Па; Д^г - гидравлическое сопротивление, обусловленное поверхностным натяжением жидкости, Па; А*ср - средняя движущая сила процесса массообмена, г/л; ДР/ЕМ|_ - гидравлическое сопротивление одной теоретической ступени контакта, Па; е - относительный унос, кг жидкости/кг газа, %; е-опт - оптимальный унос, %; Eml - эффективность по Мерфри в жидкой фазе, %;
рабочая площадь тарелки, м ;
f - газосодержание;
% - свободное сечение тарелки, иг/и или %; 2 - ускорение свободного падения, м/с ; 5 - угол отгибки козырьков, град; ^п^пс~ удельный вес газа и жидкости соответсвенно, Н/м3; Ак - высота козырька, мм;
Нк - высота уровня жидкости в сливном кармане, мм; &ow - высота подпора жидкости над перегородкой, мм;
%- высота перегородок, мм; Ни- высота пены, мм;
Hfr- высота сепарациоиного пространства, мм; п^- высота светлой жидкости на тарелке, мм; Н^- расстояние между тарелками, мм; п^- высота сливной перегородки, мм; к - плотность барботажного слоя;
t - коэффициент гидравлического сопротивления сухой тарелки; * - шаг между перегородками, мм; I— расход жидкости, кг/с; к- длина козырька, мм;
\-v - нагрузка по жидкости мЗДм.ч); m - константа фазового равновесия; Ак//"*~ вязкость жидкости и пара соответственно, Па.с;
о - число лепестков;
Р - относительный провал жидкости, %; V - доля поперечного секционирования, %; Qv - расход проваливающейся жидкости, кг/с;
К - радиус лепестков, мм; Inker плотность газа и жидкости соответственно, кг/м3;
WK- скорость газа в колонне, м/с; Wo - скорость газа в просечках, м/с;
"R
Wfornlr\ - минимальная скорость перехода беспровальный режим,
м/с; ІЧіерех - скорость перехода к струйному режиму, м/с; Xf< - концентрация углекислого газа в воде на выходе с тарелки, г/л; Хн - концентрация углекислого газа в воде на входе на тарелку, г/л;
X - концентрация углекислого газа в жидкости, равновесной со средним составом уходящего с тарелки газа.
Введение к работе
Ускоренное развитие нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности и требования к улучшению качества ее продукции заставляют исследователей и конструкторов создавать новые конструкции контактных устройств массообменных аппаратов с большей производительностью и высокой эффективностью. Большая работа идет в области совершенствования уже имеющихся устройств.
Стремление к созданию максимальной межфазной поверхности на каждой тарелке, высоких скоростей взаимодействующих потоков, устойчивой работы всего аппарата в случае возможных на тарелке колебаний нагрузки при достаточной простоте устройства, минимальной металлоемкости и невысоком гидравлическим сопротивление обусловило множество новых конструкций тарелок.
Опыт промышленной эксплуатации различных контактных устройств для ректификационных и абсорбционных аппаратов показывает, что наиболее перспективным типом контактных тарелок являются стройно-направленные тарелки, секционированные вертикальными перегородками [56] .
Эти тарелки имеют высокий к.п.д. и большую производительность. Им присущи некоторые недостатки. Одним из них является то обстоятельство, что при небольших нагрузках по жидкости и высоких нагрузках по газу жидкость сносится потоком газа (пара) с тарелки над перегородками, причем высота перегородок в этом случае уже не имеет решающего значения [3IJ .
Другой недостаток, как замечают авторы [21, 31, 49, 56J , заключается в том, что установка поперечных перегородок приводит к увеличению гидравлического сопротивления движению жидкостного потока, в результате чего сужается диапазон устойчивой работы тарелки.
Чтобы устранить такие недостатки были предложены следующие способы [41, 43-45, 103, 104] : частичное секционирование и компенсировапие прямотока. Первый способ позволяет повысить эффективность тарелки без существенного увеличения гидравлического сопротивления.
Реализация принципа компенсированного прямотока позволяет интенсифицировать процесс массопередачи и расширить диапазон устойчивой и эффективной работы тарелки [103] , причем частичная компенсация прямотока является одним из эффективных способов воздействия на гидравлическое сопротивление газожидкостного слоя и массоперенос между фазами и контактной зоне.
Кроме вышесказанных преимуществ компенсации прямотока, секционирование газожидкостного потока перегородками вдоль направления движения жидкости (частичная компенсация прямотока) имеет другие преимущества. Она способствует уменьшению байпаса и рещир-кулирующих потоков, а следовательно, позволяет снизить вредное влияние поперечной неравномерности [13, 18, 75, 82] .
На основе преимуществ частичной компенсации и продольного секционирования была предложена струйно-направленная тарелка с компенсированным прямотоком, секционированная продольными перегородками [101] . В настоящее время экспериментальных данных по гидродинамике и массопередаче на таких тарелках недостаточно, что сдерживает внедрение их в промышленности.
При исследовании гидродинамики и массообмена на струйно-направленных тарелках с продольными перегородками, обеспечивающих режим компенсированного прямотока, предлагается изучить влияние угла отгибки козырьков, расстояния между перегородками, свободного сечения тарелки на гидравлическое сопротивление, высоту пены, эффективность, производительность и другие показатели работы тарелки.
Работа производилась на стендах лаборатории кафедри "Оборудование нефтегаэопереработки" МИНХ и ГП им. Й.М.Губкина.
- JLU -
