Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Состояние вопроса конструирования распредели - тельных устройств 15
1.1. Толщина пленки как фактор,определяющий эффективность аппаратов пленочного типа 1.2. Анализ существующих конструкции пленкообразо-вателей 19
I.2.I. Переливные распределительные устройства . 20
1.2.2'. Щелевые распределительные устройства 23
1.2.3. Струйные и разбрызгивающие распределители... 29
1.3. Распределение жидкости по сечению аппарата 32
1.3.1. Особенности конструкций распределительных устройств 32
1.3.2. Особенности течения жидкости при тангенциальном вводе в каналы с постоянным и переменным сечением 48
ГЛАВА II. Теоретическое описание течения жидкости в распределительном устройстве 59
2.1. Течение жидкости в спиральном канале 59
2.1.1. Изменение скорости по длине канала 60
2.1.2. Изменение расхода по длине канала 62
2.1.3. Определение радиуса образующей спирально изогнутой поверхности канала 64
2.1.4. Расчет поперечного сечения спирального канала с учетом сил трения 65
2.2. Влияние геометрии распределительного устройства на равномерность распреде ления жидкости по греющим трубкам 70
ГЛАВА 3. Объекты исследования,оборудование и методы исследовании 76
3.1. Описание опытной установки 76
3.2. Конструктивные особенности исследуемых распределительных устройств 79
3.2.1. Распределительное устройство с боковым вводом жидкости 79
3.2.2. Распределительное устройство с центральным вводом жидкости 82
3.2.3. Распределительное устройство с тангенциальным вводом жидкости 82
3.3. Контрольно-измерительные приборы и методы измерений 86
3.4. Методика проведения опытов 87
ГЛАВА 4. Экспериментальная часть 91
4.1. Результаты экспериментальной работы. Обсуждение, выводы 9*
4.1.1s. Опытные данные по изучению влияния конструкции прижимной тарелки на равномерность распределения жидкости по трубкам 93
4.1.2; Влияние вязкости жидкости на распределение ее по сечению аппарата 97
4.1.3. Влияние конструкции подводящего устройства на равномерность распределения жидкости госечению аппарата 98
4.1.4. Влияние относительных переменных на распределение жидкости в устройствах
с тангенциальным вводом
4.1.5. Влияние угла входа в спираль на распределение жидкости по трубкам ПІ
4.1.6. Распределение жидкости по радиусу от центра к периферии Ш
4.2. Обработка результатов экспериментов... ИЗ
4.2.1. Исследование закона распределения жидкости по трубкам ИЗ
4.2.2. Определение регреосионной зависимости...121
4.2.3. Оптимизация функции 123
ГЛАВА 5. Практическое использование результатов исследований .126
5.1. Методика расчета распределительных устройств аппаратов со стекающей пленкой...126
5.2. Использование предложенного метода расчета при проектировании кипятильников ректификационных колонн 128
5.3. Разработка технической документации на испарители со стекающей пленкой. 129
5.4. Внедрение в промышленность аппаратов со стекающей пленкой 129
5.5. Другие применения распределительного устройства спирального типа в разработ -
ках аппаратов химической технологии 130
Выводы 131
Литература
- Переливные распределительные устройства
- Определение радиуса образующей спирально изогнутой поверхности канала
- Распределительное устройство с боковым вводом жидкости
- Влияние вязкости жидкости на распределение ее по сечению аппарата
Введение к работе
ХХУІ съезд КПСС в " Основных направлениях развития народного хозяйства СССР на 1981-85 годы и на период до 1990 года" указал на необходимость ускорения темпов научно-технического про -гресса как решающего условия повышения эффективности общественного производства и улучшения качества продукции.
В П-й пятилетке развитие науки и техники должно быть еще в большей мере подчинено решению экономических и социальных задач советского народа,повышению эффективности общественного производства.
Исходя из этого,на основе использования достижений науки и техники необходимо в оптимальных пределах повышать единичные мощности машин и оборудования при одновременном уменьшении их габаритов и металлоемкости.
Основными направлениями развития химической,нефтеперераба -тывающей, нефтехимической и других отраслей промышленности яв -ляются дальнейшее укрупнение установок и комбинирование технологических процессов в сочетании с интенсификацией и повышением удельной производительности оборудования,создание химико-техно -логических процессов получения новых веществ с заданными свойствами.
В связи с решением задач повышения производительности и экономичности установок, улучшения качества готовой продукции представляет интерес изучение пленочных выпарных аппаратов, так как большинство технологических процессов протекает в тонких жидкостных слоях, имеющих незначительное термическое и диффузионное сопротивление.
Пленочные аппараты перспективны для выпаривания термолабиль-ных растворов,так как в них уменьшаются объем жидкости и время тепловой обработки. При переработке термонестойких веществ показателем опасности их термического разложения служит величина Dh=lg(P-f). /і/.
Зная величину Ип и давление \г в аппарате,можно найти предель но допустимое время пребывания жидкости на теплообменной поверх ности: . nh Laon р 1U
Анализ работы аппаратов для обработки термолабильных мате -риалов показал,что время контакта жидкости с поверхностью нагрева составляет менее минуты / 2 /,что сохраняет качество обраба -тываемых материалов и позволяет применять пленочные аппараты в установках для концентрирования глюкозы, дрожжей, солодового экстракта / 3 /,в пищевой и молочной промышленности /4,5 /.
Однако технологическое оформление пленочных процессов вызывает специфические затруднения,связанные в основном с необходимостью создания равномерно распределенного жидкостного слоя как по периметру нагревательной трубки,так и в целом по сечению аппарата.
Абсолютное большинство существующих распределительных уст -ройств разработано конструкторами на основе эксплуатационных данных и по интуитивным соображениям.
Между тем, распределение жидкости по сечению аппарата и процессы ,протекающие в трубках,целиком подчиняются принципам симметрии / 6 / и законам термодинамики необратимых процессов
Большое количество разных способов пленкообразования ука -зывает на значительную работу,проведенную инженерами при peine -ний вопросов,связанных с пленочным течением.
Для большинства аппаратов со стекающей пленкой большое зна- чение имеют равномерное распределение жидкости по рабочей поверхности и повышение интенсивности теплообмена / 8 Л
Несмотря на указанные преимущества,широкое внедрение в про -мышленность пленочных аппаратов задерживается из-за того,что не найдено достаточно надежное и универсальное распределительное устройство, обеспечивающее распределение жидкости по сечению аппарата.
При конструировании аппаратов с пленочным течением для улучшения равномерности распределения жидкости по рабочей поверхности необходимо уделять особое внимание подводу жидкости и комби -нациям различных способов пленкообразования / 9 /.
Так как равномерность распределения жидкости по сечению ап -парата является одним из основных показателей ,характеризующих эффективность пленочных аппаратов,создание устройств обеспечивающих равномерное распределение жидкости по сечению аппарата яв -ляется одной из важных задач конструирования аппаратов со стекающей пленкой.
Актуальность темы подтверждается тем,что она входит в число важнейших работ, выполняемых в соответствии с координационным планом АН СССР по направлению "Теоретические основы химической технологии" по проблеме .№ 2.27. 4.1.2 "Исследование процесса разделения в поле центробежных сил применительно к выпарным и теплообменным аппаратам.
Данная диссертационная работа проводилась с целью экспери -ментального исследования эффективности распределительных уст -ройств аппаратов со стекающей пленкой,направленного на определение степени влияния факторов,обеспечивающих равномерное распре -деление жидкости по сечению аппарата,и разработки метода инженерного расчета распределительных устройств пленочных выпарных аппаратов нормализованных конструкций типа Ш исполнения 2 по
ГОСТ 11987-83.
Научная новизна состоит в том,что получен большой объем экспериментальных данных по изучению эффективности распределительных устройств различных конструкций. На основании проведенных экспериментов определена степень влияния геометрических харак -теристик распределительных устройств и свойств обрабатываемого продукта на равномерность распределения жидкости по сечению аппарата,что позволило выявить наиболее целесообразную конструк -циго распределите ля,характеризующуюся минимальной неравномер -ностью распределения жидкости по сечению аппарата.
Теоретически получены зависимости для определения пропуск -ной способности и размеров поперечного сечения спирального канала в распределительном устройстве с тангенциальным вводом жидкости.
Предложены расчетные зависимости для определения диапазона отклонений относительного распределения.
Разработан метод инженерного расчета распределительных устройств аппаратов пленочного типа.
Предложена и исследована конструкция аппарата со стекающей пленкой,защищенная авторским свидетельством СССР,которая позволяет повысить эффективность пленочных аппаратов путем обеспечения равномерного распределения жидкости по трубкам.
Автор работы выносит на защиту:
Результаты исследований распределительных устройств различных конструкций,проведенных с целью создания наиболее рациональной конструкции распределительного устройства,обеспечивающей распределение жидкости по сечению аппарата,характеризующейся минимальной неравномерностью и соответствующей нормальному закону распределения.
Установленные закономерности влияния геометрических ха- рактеристик распределительных устройств и физико-химических свойств обрабатываемых продуктов на распределение жидкости по сечению аппарата,
Полученные аналитические зависимости для определения диапазона отклонений относительного распределения жидкости по сечению аппарата.
Теоретический метод расчета сечения подводящих каналов спирального типа распределительных устройств аппаратов со сте -кающей пленкой жидкости.
Разработанный метод инженерного расчета распределительных устройств аппаратов пленочного типа.
Новую конструкцию распределительного устройства выпарного аппарата со стекающей пленкой.
Практическая ценность данной работы состоит в том,что соз -данная конструкция распределительного устройства с тангенциальным вводом жидкости ( авт.свид. 6II626) явилась основой создания типовых проектов испарителей со стекающей пленкой,разработанных в соответствии с отраслевым стандартом / 10,11 /. На основе типовых проектов испарителей со стекающей пленкой на заводе " Узбекхиммаш" разработаны рабочие чертежи и выпускаются аппараты в соответствии с общими техническими условиями / 12 /. Изготовленный испаритель со стекающей пленкой диаметром камеры 1000 мм находится на стадии монтажа на Волгодонском химкомбинате.
Опытно-промышленный аппарат со стекающей пленкой с распределительным каналом спирального типа смонтирован и прошел промыт -ленные испытания при выпаривании хлорного железа на Сакском химкомбинате и на опытном заводе ГОСНИИхлорпроента в производстве чистой каустической соды.
На основании теоретических рассуждений,анализа и обработки результатов экспериментов были получены расчетные зависимости , - II - положенные в основу метода инженерного расчета распределитель -ных устройств.
В соответствии с разработанной методикой выполнены расчеты целого ряда кипятильников ректификационных колонн / 13,14,15,16, 17 /.
Ожидаемый экономический эффект составляет 970 тыс.руб.
Основные результаты исследований докладывались на УІ научно-технической конференции УкрНИИхиммаша " Научно-технический прогресс в химическом машиностроении", г. Харьков ,1974 ; на рее -публиканском семинаре " Вопросы интенсификации теплообмена оп -реснительных установок", г. Киев, 1975, на Ш Всесоюзной конфе -ренции молодых исследователей и конструкторов химического маши -ноотроения, г. Краснодар, 1981 ; на XL научно-технической конференции МИЖа, г. Москва, 1983 ; на научно-технической конферен -ции КШ, г. Каунас, 1984.
Основное содержание диссертационной работы отражено в 2 авторских свидетельствах, 7 патентах и 13 печатных работах.
Работа изложена на 192 стр., состоит из введения,пяти глав, выводов,списка литературы 157 наименований, приложений и содержит 49 рисунков и 5 таблиц.
Экспериментальная часть работы выполнена в Украинском ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском и конструкторском институте химического машиностроения.
ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Ь - высота спирального канала ; D - диаметр аппарата ; d - диаметр отверстия ;
Р - площадь поверхности ; j - площадь сечения ; Q - массовый расход жидкости ;
9 - ускорение свободного падения ;
Н - напор ; ^ - константа ; - - длина ;
ДП2 - момент количества движения ;
ИГ) - плотность орошения ;
Н - давление ; дИ - потери скоростного напора ;
П - число труб,отверстий ; LJ - объемный расход жидкости ; R - радиус спирали ;
Г - радиус ; "]" - температура ; V - скорость ;
О - толщина ; LP - угол поворота ;
Д - коэффициент гидравлического трения ; JJ - коэффициент динамической вязкости; у - коэффициент кинематической вязкости ;
О - плотность ; ( - угловая скорость ;
У - диапазон отклонений относительного распределения среднего значения. - ІЗ -
ИНДЕКСЫ Q. - величина относится к сечению d ;
Ь - величина относится к сечению Ь ;
Д - элементарный ;
ГП - центростремительный ; Li - тангенциальный ;
I - местный ; L - величина относится к жидкости ; ^Р - величина относится к углу поворота сечения ; Z - величина относится к внешним силам ;
9 - дно спирали ;
У\ - истечения ; G - слив ;
Т - тарелка ;
9 - эквивалентный ; DX - вход ;
ОТ - стенка ;
СК- спиральный канал ;
Ор- средний ; ГЇНП - минимальный ; ITIQX- максимальный ; эксп- экспериментальный ; расч- расчетный ; констр-конструктивный ; 1,2,3,...П - относится к соответствующим точкам замера.
ЧИСЛА d0 4m ЦМЪ
К-—j— = —г= - число Реинольдса для потока жидкости ; п Jzqfi-dc
К9 г-1 число Реинольдса для истечения жидкости и у ' из отверстия ; г 6J2R
ГГ= z— - центробежный критерий Фруда.
Переливные распределительные устройства
Переливные распределительные устройства В устройствах,представленных на рис.1.2,пленка образуется вследствие перелива жидкости через верхнюю кромку канала. Для улучшения распределения жидкости при недостаточно точно уста -новленном переливе в кромках делаются прорези,чаще всего тре -угольной либо трапециевидной формы / 43,44,53 /.
В промышленности переливные устройства находят широкое применение.Так, в производстве аммиачной селитры применяют в ка -честве распределителей накручивающиеся на трубки зубчатые па -трубки / 54 /. Регулированием высоты подъема патрубков удается достичь удовлетворительного орошения трубок при плотностях орошения до 0,4 кг/ ( м.с ).
В гидролизном производстве при упаривании гидрогенизата были проведены испытания аппарата со стекающей пленкой / 55/, в котором устройства, генерирующие пленку,представляли собой,выступающие над поверхностью трубной решетки концы труб с тангенциальными прорезями. Учитывая свойства продукта,авторы сделали выводы о возможности применения аппаратов указанной конструк ции для упаривания водных растворов продуктов гидрогенолиза углеводов / 55,56 /.
На риев 1,3 и 1.4 представлены две конструкции распределителя по патентам Франции / 57,58 /, отличающиеся тем,что прорези выполнены на концах греющих труб, выступающих над поверхностью трубной доски, и образуют из тела труб направляющие элементы.
Перечисленные конструкции распределителей имеют ряд существенных недостатков, одним из которых является то обстоятельство, что даже при небольших перекосах равномерность распределения жидкости в пленку резко нарушается / 43,46,59 /.
Кроме того, необходимо обеспечить расположение всех кромок орошаемых поверхностей в одной плоскости,допустимое отклонение от которой не должно превышать I мм / 44 /, так как в противном случав неравномерность орошения по всему сечению аппарата увеличится. Характер перелива жидкости через кромку и плотность оро -шения зависят от статического напора Н жидкости над кромкой переливает равномерности и скорости подхода жидкости к кромке перелива. Оптимальный напор п опт должен быть таким,чтобы жид -кость при переливе не отрывалась от кромки ( Н опт 14 МІЙ) /43,
Характерной особенностью щелевых распределительных устройств является т ,что между нагревательной трубкой и дросселирующим элементом образуется щель,которая создает на входе в греющую трубку пленку гарантированной толщины. Дросселирующие элементы выполняются в виде шаров,коноидов, вставок / 9,40 /.
Распределительные устройства со вставками были впервые применены в аппаратах для пищевой промышленности / 60 /.Одно из этих устройств представлено на рис. 1.5, Нагревательные трубки закрыты сверху пробками 5, и 52.которые устроены таким обра -зом,что налегают на верхний ободок"а,\"в" трубы Г ,но в то же время оставляют щель,через которую,по направлению стрелки,втекает жидкость В настоящее время существует множество конструктивных решений дросселирующих элементов-от элементарных обрезков труб/61 / ( рис. 1.20) до регулируемых вставок наиболее сложной конструкции / 62 /.представленной на рис. 1.6.
Польским Научно-исследовательским центром химического машиностроения "LPutA" были испытаны вставки десяти типов и тридцати модификаций,отличающиеся как конструкцией,так и размерами / 41 /„Испытания проводились на сахарном соке.Несмотря на такое обилие конструктивных решений, предпочтение было отдано наиболее простой по конструкции вставке,представленной на рисЛ.7.
Исследование различных типов вставок производилось Таубма-ном Е.И. и сотрудниками / 63 /. Опыты показали,что нецелесообразно применять дырчатые и винтовые насадки для обработки термолабильных растворов. Предпочтение отдано щелевым пленкообразователям,которые при определенных условиях обеспечивают надежное распределение.
В результате авторами предложена формула для определения величины зазора 0, при котором возможно выпаривание раствора заданной концентрации за один проход:
Определение радиуса образующей спирально изогнутой поверхности канала
Потери на трение в спиральном канале распределительного устройства / 106 / состоят из потерь на трение о дно канала,о стенку зубчатой обечайки и спирально изогнутую поверхность. Рассмотрим движение элементарной струйки размером dr при высоте Ь ( рис. 2.1 ). При движении струйки на пути dx возникает потеря энергии за счет трения о дно канала, определяемая по уравнению / 91 , 126 /: 2 аКЭ Ло19Э 2 g (2.17 ) где dа-Учетверенный гидравлический радиус А=% =4Ь (2.18) отсюда 2 dPa f - - Эта потеря энергии на трение может вызвать понижение давления в радиальном направлении и уменьшение момента количества движения.
Понижение давления в радиальном направлении,то есть в на -правлении слагающей Vm полной скорости V будет: dm 4b 2д
Вычитая эту величину из dr. и зная,что у =Vm + »и »П0ЛУ-чаем потери на уменьшение момента количества движения:
При отсутствии трения уменьшение скорости Vy приводит к уменьшению момента количества движения:
Решая данное уравнение методом чиоленного интегрирования относительно Г ,определим величину дК ,которую необходимо добавить к радиусу спирали на каждом сечении, соответствующем углу Ц .
Полученные при этом значения учитывают потери при трении о дно спирали и не учитывают их на зубчатой обечайке и шешнеи спирально изогнутой поверхности.
Наилучшим считается распределение в том случав,когда у -диапазон отклонений распределения от среднего значвния-стрвмится к минимуму.
Из работ,проведенных Головачевским Ю.А., Доманским И.В., Кучмистым Б.И., Пивоваровым Б.Е. Семеновым ILA. Соколовым В.Н., Трошенькиным Б.А. и Федоровым Г.С. / 25,44,46,91,92,93,94,99, 100,101,102/ , по изучению распределения жидкости по сечению аппарата следует,что относительное распределение зависит от плотности орошения и скорости в канале,геометрических парамет -ров распределительного устройства,диаметра и количества отверстий в перфорированной тарелке,физических свойств обрабатываемого продукта.
Для нахождения аналитической зависимости диапазона отклоне. ний относительного распределения от перечисленных выше параметров были сделаны следующие допущения: - изменение расхода пара ( газа) не влияет на распределе -ние ; - гидравлический уклон незначительный / 127 /; - шаг разбивки труб постоянный. симплексы характеризующие соотноішние ко -личества и диаметра отверстий в перфорированной тарелке и трубок в греющей камере. Из-за сложности технологического процесса составить и ре -шить систему дифференциальных уравнений,описывающих процесс, не представляется возможным. Процесс,протекающий в аппарате,сопровождается изменением гидродинамических форм и режимов течений с изменением физико-химических свойств обрабатываемых продуктов.
Поэтому для решения задачи можно использовать аппарат анализа размерностей / 128,129,130,131,132,133/. При помощи JT -теоремы функциональная зависимость (2.44) сводится к безразмерной форме в виде симплексов. Уравнение содержит П =9 размерных величин,для которых использованы =3 первичных единицы измерения -тМ,С,КГ. Таким образом, п-К = 9-3 =6 обобщенных параметров. М С КГ Вводим основные единицы измерения: — ZZ n— ,которые L Т (J соответственно в Lit, & раз меньше предыдущих.
Распределительное устройство с боковым вводом жидкости
Додаваемая в аппарат рабочая жидкость поступает по штуцеру А в кольцевой канал,образованный боковой стенкой (4) распредели -тельной камеры и зубчатой цилиндрической обечайкой (II),которая в месте ввода раствора в аппарат имеет отбойник,препятствующий переливи жидкости через обечайку при ударе во время подачи.
Прижимная перфорированная тарелка(17) представлена на рис.3.4, вставка (18), генерирующая пленку внутри трубки- на рис. 3.5.
Вставка представляет собой отрезок трубки ( I) , расширяющейся книзу до размера і 30 мм ,что обеспечивает зазор в 2 мм относительно внутренней стенки нагревательной трубки. Ребра (2), расположенные под углом 120 относительно друг друга , служат для крепления и центровки вставки на верхней части нагревательной трубки. На рис. 3.6. показана верхняя часть аппарата с демонтированной распределительной камерой.
Второй вариант устройства с боковым вводом жидкости пред -ставлен на рис. 3.7г Штуцер питания расширен к камере с целью понижения скорости потока на входе в аппарат. Ширина кольцевого канала принята 78 мм,что почти вдвое больше,чем в первом варианте.! месте ввода жидкости в кольцевое пространство установлен гаситель энергии струи (9,10) в виде небольшой кшвры открытой
снизу «ІВ отличие от предыдущего варианта такое решение обе спечи вает перелив части жидкости через зубчатую обечайку (4) в непосредственной близости от входа жидкости. Прижимная перфорированная тарелка (2) изготовлена в двух вариантах и представлена на рис. 3.4 и 3.8,а.
В первом варианте ( рис. 3.7) тарелка имеет 119 отверстий ф 12 мм.При проектировании координат отверстий на трубную решетку они располагаются точно посредине между трубками.
Перфорированная тарелка 1\ ,представленная на рис. 3.8,а , имеет 470 отверстий ф 5 мм.
Распределительное устройство с центральным вводом жидкости
Распределительное устройство,представленное на рис.3.7 , предусматривает два варианта подвода жидкости в камеру.Наряду с описанным выше устройством с боковым вводом эта конструкция предусматривает центральный способ подачи жидкости в аппарат . При этом диаметр входного штуцера (17) увеличивается вдвое, и нижняя часть его перфорируется. Зубчатая обечайка (II) в этом случае приваривается непосредственно к прижимной перфорированной тарелке,представленной на рис. 3.8,6.
. Распределительное устройство с тангенциальным вводом жидкости Устройство с тангенциальным вводом жидкости представлено на рис. 3.9. Отличительная особенность распределительного устройства этого типа состоит в том,что штуцер для подвода жидкости в камеру расположен тангенциально и его продолжением является канал, наружная стенка которого выполнена в виде спирали / 106 /.
Таким образом,подводящий канал имеет переменное сечение с уменьшением в направлении движения штока жидкости. Для определения интенсивности орошения трубок по сечению аппарата использовался метод одновременного измерения расхода жидкости в десяти контрольных трубках,расположенных по диаметру аппарата,- метод отсечки / 134,135/.
Суть метода заключается в мгновенной отсечке отвода жидкости из орошаемых трубок и измерении ее количества.Одновременное отключение и подключение бачков осуществлялось при помощи кол -лектора, представляющего собой горизонтальную трубу диаметром 300 мм, внутри которой на одном поворотном валу закреплено 10 воронок. При вертикальном положении воронок раствор стекал че -рез них в мерные бачки, а при повороте вала на 30 - в сливную линию.
Каждый из бачков-тмерников тщательно отградуирован путем залива замеренных с помощью мерного цилиндра объемов воды. Градуировка производилась при температуре + 15 С. Высота уровня воды в бачке-мернике отмечалась по миллиметровой шкале с точностью до 0,5 мм после залива каждых 100 мл воды. По полученным данным были построены градуировочные графики объем- высота жидкости для каждого бачка-мерника. По этим графикам производились рас -четы удельных орошений.
Для обеспечения проведения экспериментов и получения дан -ных измерения технологических параметров стенд оснащен контрольно-измерительными и регулирующими приборами.
Расход раствора измерялся расходомером типа ЙР-5І,показания которого через преобразователь ЭПП-63 передавались на вторичный регулирующий и записывающий прибор Ш 10.1Э.
Расход греющего пара измерялся при помощи диафрагмы и дифманометра ДЖК-100,показания которого передавались на записы -вающий прибор IB 3.2.
Кроме того,использовались показания бачков для измерения количества первичного конденсата.
Температурный режим регистрировался термопарами ХК и по -Тбнциомєтром КСП-2.
Давление греющего пара регулировалось прибором типа МТ 7I2P. Измерение давления производилось образцовым манометром, со шкалой О I кгс/см ( цена деления 0,005 КГС/GM ). Для измерения давления и вакуума первичного и вторичного пара использовались мановакуумметры со шкалой 1 1 кгс/см ( цена деления 0,05 ВД8 ).
Влияние вязкости жидкости на распределение ее по сечению аппарата
Для изучения влияния конструкции подводящего устройства на равномерность распределения жидкости по трубкам аппарата были испытаны два варианта устройств о боковым вводом жидкости , устройства с центральным и тангенциальным вводом,представлен -ные на рис. 3.3, 3.7, 3.9.
Результаты опытов представлены в табл. П.І.І и графически на рис. 4.4 4.6.
Распределительное устройство с боковым вводом жидкости (рис. 3.3) было укомплектовано перфорированной тарелкой( рис. 3.4) с 119 отверстиями диаметром dc =12 мм и вставками (рис.3.5) Испытания проводились на воде и черном сульфатном щелоке кон -центрацией 40$ при полезном перепаде температур 10,20,30 С. В процессе испытаний не удалось добиться удовлетворительного орошения всех нагревательных трубок. Картина распределения пред -ставлена графически на рис. 4.4,а.
Асимметрия,представленная на этом графике обусловлена подачей жидкости в аппарат. Главная причина неравномерности-высо-кие скорости течения жидкости в канале. При скоростях течения выше 0,3 м/с жидкость проходит да кольцевому зазору с обеих сторон аппарата в область, противоположную входному штуцеру,и пе -реливается на перфорированную тарелку в одном месте напротив него.
Второй вариант распределительного устройства с боковым вводом жидкости испытывался при следующих условиях: скорость штока в кольцевой камере не превышала 0,23 м/с при плотности орошения 0,3 кг/ (м.с) ; в целях дробления потока в канале в гидрозатворе были сделаны направляющие прорези,которые позволяли распределить жидкость по периметру перелива,тем самым на перфорированную тарелку жидкость поступала более равномерно распределенной.
Визуально при этом наблюдалось более равномерное распределение жидкости по сечению аппарата,но его количественная оценка (С = ± 40$ при m =0,3 кг/(м.с), рис. 4.4 б не позволяет счи -тать данное распределительное устройство удовлетворительным. Результаты испытаний устройства с центральным вводом жидкости представлены в табл. П.І.І и графически на рис 4.5. Опыты проводились на воде при плотностях орошения 0,1; 0,16; 0,25 и 0,38 кг/(м.о).
Из графика видно,что наиболее интенсивно орошаются трубки, расположенные в центре аппарата; периферийные трубки работают со значительным недоливом. Неравномерность орошения составляет ± (60 8($). С увеличением расхода жидкости эта неравномерность сохраняется. Поскольку в центре аппарата находится камера с постоянным уровнем жидкости,что обусловлено конструкцией входного штуцера, то изменение расхода не влияет на орошение центральных трубок, несколько увеличивая при этом орошение периферийных трубок ( пунктирная кривая на графике рис. 4.5 ).
Опытные данные, полученные при испытании распределительного устройства с тангенциальным вводом жидкости в спиральный канал, приведены в табл. П.І.І; П.1.3; П.1.4 и на рис. 4.6.
Из графиков,представленных на рис. 4.6, следует,что распределение жидкости по сечению аппарата характеризуется относительной неравномерностью в пределах =± 10 15% при изменении плотности орошения в диапазоне от 0,04 до 0,25 кг/(м.с),что соответствует числам R? от 4400 до 18690. Отклонение Ь от нулевого значения не имеет резко выделенных гребней,что свидетельствует о донольно равномерном распределении жидкости по сечению аппарата.
На рис. 4.7 изображен вид сверху на открытый работающий аппарат с распределительным устройством со спиральным каналом при плотности орошения, соответствующей числу Рейнольдса на входе в аппарат,равному II8I0.
Если учеоть,что блики движущейся жидкости при фотосъемке несколько искажают действительную картину происходящего в канале распределительного устройства,то можно сказать,что течение имеет равномерный характер и обеспечивает симметричный перелив через зубчатую обечайку.
В целом, судя по рис. 4.6 и 4.7, спиральный канал обеспечивает равномерное распределение жидкости по сечению аппарата.
На рис. 4.8 графически представлена сравнительная харак -теристика трех типов распределителей. Судя по величине относительного распределения ,минимальное значение У соответст -вует распределительному устройству с тангенциальным вводом жидкости ( кривая 3 рис. 4.8 ).Диапазон отклонений относительного распределения в среднем равен ± 12% при тангенциальном вводе жидкости.
Несколько хуже распределение при боковом вводе жидкости (кривая 2 ) с нарушением симметрии за счет того,что через зуб -чатую обечайку переливается больше жидкости в месте штуцера подвода жидкости в аппарат или напротив него.
