ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Варианты конструирования аппаратов с прямотоком жидкости из "Основы конструирования и проектирования промышленных аппаратов" На рис. 4.5 приведена структура парожидкостных потоков на трех чередующихся тарелках для прямотока (а) и противотока (б) с учетом деформации зоны 2 при масштабном переходе к аппаратам большего диаметра. При прямотоке (см. рис. 4.5, а) движущая сила по концентрациям в паре [Аувх(0] постоянна по длине барботажной зоны тарелки и из-за симметричного расположения зон по направлению потока жидкости не происходит перекрытия зон полного перемешивания и диффузионных зон 4д. Как известно, эффективность разделения в диффузионной зоне выше, чем в зоне полного перемешивания. [c.194] При противотоке фадиент конценфации на промежуточной у-й тарелке по длине пути жидкости, а следовательно, и движущая сила процесса массопередачи изменяются экспоненциально и на выходе досгигают нуля. Кроме того, в аппаратах с противо-точными тарелками разных консфукций наблюдается рост зон полного перемешивания на выходе потока с увеличением диамефа аппарата, что вызывает перекрытие зон полного перемешивания с диффузионными (рис. 4.5, б). [c.194] Перекрытие зоны зоной и неравномерность распределения Аудх(0 и обусловливают снижение эффективности массообмена в диффузионной зоне и соответственно снижение эффективности аппарата в целом. [c.194] Система уравнений (4.19) - (4.21) получена для случая, когда Z2 Z - При Z2 Zi модель можно получить при помощи аналогичных преобразований с учетом соответствующих перекрытий зон. При Z2 = Zi перекрытия не происходит, однако при расчете на ЭВМ нужно учесть неравномерность распределения Ay xi для прямотока. Дифференциальные уравнения второго порядка (4.14) и (4.20) могут быть решены методом Рунге - Кутта четвертого порядка. Так как аналитические зависимости Хд(г) и Увх.Х ) заранее неизвестны, то интефирование правых частей этих уравнений следует осуществлять численно, путем суммирования подинтефальных выражений с шагом, равным шагу дифференцирования левой части уравнения. [c.197] Алгоритм расчета профиля конценфации по высоте колонны (рис. 4.6) заключается в следующем. [c.197] Сначала задаются начальные условия, расходы и составы питания (F, Xf), кубового продукта (tV, хцг) и дистиллята (G, дсд), флегмовое число R, аналитические зависимости у = тх + Ь для компонентов разделяемой смеси, значения тю ,. Ре и размеры зон комбинированной модели. [c.197] В результате расчета получают распределение концентрации паровой и жидкой фаз на тарелках по высоте колонны и число ступеней контакта, необходимое для достижения заданной степени разделения. [c.199] На рис. 4.7 приведены зависимости числа ступеней разделения N от фактора диффузионного потенциала X. при заданной степени разделения для аппаратов диаметром / ап = 0,5 1,0 1,5 м для случаев прямотока и противотока. Нагрузки аппаратов по пару со и жидкости I составляли соответственно ш = 1 м/с и 1 = 6,13 мV(м с). Высота сливной перегородки А п = 50 мм. Локальная эффективность = 0,27 (для системы этанол -вода). [c.199] для аппарата диаметром 1,0 м при Я. = 0,85 эффективность прямотока увеличивается на 60%. Следует отметить, что в аппарате диаметром 1,0 м значение зоны полного перемешивания 2 сохраняется максимальным, что способствует большему перекрытию диффузионной зоны и зоны полного перемешивания на смежных тарелках, что обусловливает снижение эффективности массообмена в аппарате при противотоке. Таким образом, при А. 1 и т1оу = 0,6 - 1,0 необходимо учитывать реальную картину структуры потока не только жидкой, но и паровой фазы и полностью опровергается утверждение о равенстве эффективности работы аппаратов с прямотоком и противотоком жидкости на смежных тарелках. [c.200] Использование математической модели для исследования эффективности массообмена тарельчатых аппаратов с учетом реальной структуры потоков взаимодействующих фаз позволяет сделать вывод о том, что весьма перспективным направлением в области конструирования барботажных аппаратов с переливом является разработка и совершенствование массообменных аппаратов с однонаправленным движением жидкости на смежных тарелках. [c.201] был разработан новый аппарат с прямотоком жидкости (рис. 4.8), в котором прямоток жидкости на смежных ситчатых тарелках осуществлялся с помощью наклонного переливного устройства с клапанами, ориентированными в сторону слива. При этом горизонтальная составляющая кинетической энергии парового потока в переливном устройстве способствует росту скорости транспорта жидкости с тарелки на тарелку, значительно превышающую скорость жидкости на горизонтальных тарелках. Кроме того, в этом случае переливная тарелка играет роль отбойного устройства, что позволяет увеличить скорость пара в сечении тарелки с минимальным уносом. Были проведены исследования на системе воздух - вода в аппаратах диаметром 700, 1000 и 3000 мм. Цель исследований заключалась в определении зависимости параметров математической модели массопередачи (Ре, 4,) от гидродинамических условий на тарелке. Эти параметры использовались в дальнейшем для расчета числа ситчатых тарелок, снабженных клапанным переливным устройством. [c.201] Ниже дается теоретическое обоснование и вывод системы уравнений (4.22), описывающих оптимальное положение кольцевых желобов в межтарельчатом пространстве массообменного аппарата. [c.204] Кривая кратчайшего спуска из точки А в точку В есть обыкновенная циклоида (рис. 4.11, а). [c.204] Задаваясь конкретными значениями Я и А, можно из системы (4.24) найти Л(Я, А) и а затем из уравнения (4.23) определить t - минимальное время спуска из точки А в точку В в плоскости ADB для любого массообменного аппарата. [c.204] При этом следует сделать следующее предположение, сформулированное в виде следствия. [c.204] В данном случае в качестве цилиндра выступает боковая поверхность массообменного аппарата в межтарельчатом пространстве. [c.205] Однако данное предположение не является очевидным, так как из литературы неизвестно, что существует связь циклоиды как брахистохроны и как ортогональной проекции винтовой линии с винтовой линией, являющейся тоже брахистохроной, но на цилиндрической поверхности для фиксированных начальных и конечных положений точки. [c.205] Для доказательства следствия проведем измерение оптималь-ногс времени спуска жидкости из точки А в В массообменного аппарата диаметром 700 мм с межтарельчатым расстоянием 500 мм и длиной барботажной зоны 500 мм, в котором вдоль боковой поверхности симметрично установлены кольцевые желоба с постоянным сечением, выполненным по циклоиде в плоскости ADB. [c.205] Испытания проводились на системе воздух - вода . Измерялось время движения индикатора по желобу, затем желоба смещались выше и ниже относительно первоначального положения и снова замерялось время. Высота EA t ), определяющая оптимальное положение желоба как брахистохроны, для исследуемого аппарата получилась равной 118,5 мм. [c.205] Результаты исследований свидетельствуют о правильности сде ланного предположения о том, что ортогональная проекция циклоиды брахистохроны на цилиндрическую поверхность K4DEB есть винтовая линия, являющаяся тоже брахистохроной для точек А и В. [c.205] Вернуться к основной статье