Процессы и аппараты упаковочного производства

Пластинчатые тарелки

В отличие от рассмотренных выше таре лок эти тарелки работают при однонаправленном движении фа (рис. 16-23). На пластинчатой тарелке жидкость, движение которой показано на рисунке сплошными стрелками, поступает с вышележа щей тарелки в гидравлический затвор / и через переливную перего родку 2 попадает на тарелку 3 состящую из ряда наклонны пластин 4. Дойдя до первой щели, образованной наклонными

74

Рис. 16-21. Устройство прямоугольного клапана:

/прорези в тарелке; 2 Клапан (а При малом; 6, 6' При среднем; « при большом расходе газа); 3- Ограничительные скобы

Пластинами, жидкость встречается с газом (пунктирные стрелки), который с большой скоростью (20-30 м/с) проходит сквозь щели. При этом происходит частичное диспергирование жидкости газовым потоком и отбрасывание ее к следующей щели, где процесс взаимодействия фаз повторяется. Поэтому на такой тарелке жидкость с большой скоростью в основном в виде капель движется от переливной перегородки 2 К сливному карману 5. На пластинчатых тарелках нет необходимости в установке переливного порога у кармана 5, что уменьшает их гидравлическое сопротивление.

I'm. 16-22. Устройство и действие прямоточных клапанов:

Клапан в закрытом и открытом по ходу жидкости состояниях (стрелками показано иннравление движения жидкости на тарелке); В Схема работы двух поточных клапанно-прямо-

.... 1ых тарелок при максимальных расходах газа: / nqv miun. ie перегородки; 2-клапаны:

Пворные планки; 4 Корпус колонны; 5, 6-отверсшн н ырслках; 7 основание тарелки

75

Рис. 16-23. Устройство пластинчатых тарелок:

/ гидравлический $атвор; 2 Переливная перегородка; 3 Пластины; 4 Сливной карман

Рис. 16-24. Устройство и действие чешуйчатых тарелок:

А Схема потоков i ача (пунктир) и жидкое! и (сплошные стрелки) на тарелках; 6 Чипы чешуек

(арок)

Таким образом, пластинчатые тарелки работают в иных, чем ни рассмотренных выше тарелках, гидродинамических условиях: жид кость на тарелке становится дисперсной фазой, а газ-сплошной Такой гидродинамический режим может быть назван Капельным', Он позволяет создавать большие нагрузки по жидкости и газу в колон нах с пластинчатыми тарелками.

К достоинствам пластинчатых тарелок относятся достаточно низкое гидравлическое сопротивление, большие допустимые нагруз ки по жидкости и газу, небольшой расход материала на их изготон ление. Недостатками пластинчатых тарелок являются сложное и. подвода и отвода теплоты, невысокая эффективность при низких нагрузках по жидкости и др.

Разработаны другие конструкции тарелок с однонаправленным движением фаз, например Чешуйчатые (рис. 16-24), принцип дейсч вия которых аналогичен работе пластинчатых тарелок.

Колонны с тарелками без сливных устройств. В тарелке сливных устройств (рис. 16-25) газ и жидкость проходят через одни

76

Рис. 16-25. Устройство колонны и провальных тарелок:

А Колонна с провальными тарелками: О Две соседние дырчашс провальные тарелки (/ колон­на; J КфСЛКИ)

И те же отверстия или щели. При этом одновременно с взаимодейст­вием фаз на тарелке происходи/ сток жидкости на нижерасположен­ную тарелку «проваливание» жидкости. Поп ому тарелки такого типа часто называю! Провальными. Конструкции (типы) провальных тарелок представлены на рис. 16-26.

Гидродинамические режимы работы провальных та-I ре л о К Специфичны тем, что нормальная их работа возможна {только после достижения определенной скорости газа (рис. 16-27). При низких скоростях газа W Жидкость на тарелке не задерживается (скорость газа до точки В На рис. 16-27), так как мала сила трения
на поверхности контакта жидкости и газа. При достижении скоро-•сти газа, соответствующей точке А, Происходит скачкообразное [увеличение АЛ так как на поверхности тарелки появляется слой жидкости, и она вступает в режим работы, который продолжается при скоростях газа до точки С. При этом на тарелке могут Возникать рассмотренные выше гидродинамические режимы (образование режимов зависит от ряда факторов размеров отверстий Или щелей в тарелке, расходов жидкости и др.). При скорости газа, соответствующей точке С И выше, может ночникнуть перелом на Графике зависимости AP=F(W)4 Который объясняется резким возрастанием количества жидкости на тарелке -. при котором наступает заахлебывание тарелки. При небольших расходах жидкости, боль-

77

Рис. 16-26. Типы провальных тарелок:

А Дырчатая (в плане); б-решетчатые (в плане); в волнистая (в продольном сечении); .' труб­чатые (в плане); / щели; 2 Трубы; 3 Перфорированный лист; 4 Коллекторы

Шом свободном сечении тарелки и большом диаметре отверстия или размере щели гидравлическое сопротивление тарелки увеличивается монотонно, но при этом существенно возрастает брызгоунос. Скорости газа, соответствующие началу работы провальных тарелок и их захлебыванию, можно определить по следующем) уравнению:

(16.23)

Дырчатые тарелки (см. рис. 16-26, А) Аналогичны по конструкции ситчатым тарелкам, но отличаются от них отсутствием сливных устройств. Диаметр отверстий в этих тарелках обычно

Рис. 16-27. Зависимость гидравлического сопр< тивления провальной тарелки от скорости гам в колонне

4- 10 мм, иногда до 15-20 мм, что позволяет существенно увеличить нагрузки по жидкости и газу при незначительном гидравлическом сопротивлении. Суммарная площадь свободного сечения Fсв = 10 -=- 15%, а в тарелках с DЭ — 20 - f - 25 мм эта величина может быть существенно большей. В таком случае диапазон устойчивой работы тарелок незначителен. Величина А В уравнении (16.23) для нижнего предела работы тарелок составляет 2,95, для верхнего - 10.

Решетчатые тарелки имеют, как правило, выштампованные щели шириной 38 мм (см. рис. 16-26,6). Величины А В уравнении (16.23) для нижнего и верхнего пределов их работы такие же, как для дырчатых тарелок.

Волнистые тарелки изготовляют гофрированием металлических листов с отверстиями (см. рис. 16-26, В). В этих тарелках слив жидкости в основном происходит через отверстия в нижних изгибах тарелки, a газ проходит в основном через ее верхние изгибы. Такое устройство провальных тарелок увеличивает интервал их устойчивой работы, однако они сложнее в изготовлении и монтаже, чем дырчатые и решетчатые тарелки.

Трубчатые тарелки обычно изготовляют в виде решетки из ряда параллельных труб (см. рис. 16-26, с*), присоединенных к коллектору. Эти тарелки целесообразно применять при необходимости подвода теплоты к жидкости или ее отвода. Для нижнего предела работы трубчатых тарелок величина А = 4, для верхнего А = 16. К недостаткам трубчатых тарелок следует отнести сложность изготовления и монтажа, большой расход металла.

Поскольку дырчатые и решетчатые тарелки просты по устройст-ву и монтажу, обладают низким гидравлическим сопротивлением и другими достоинствами, то они более широко применяются и промышленности по сравнению с другими провальными тарелками.