- вентиля

- диафрагмы

_пл.р.

_р.р.

_р.с.

_кр.

_вн.

_д.

ИЗУЧЕНИЕ ГИДРОДИНАМИКИ ТАРЕЛЬЧАТЫХ

И НАСАДОЧНЫХ КОЛОНН

Цель работы: Экспериментально определить гидравлическое сопротивление сухих и орошаемых контактных элементов – тарелок и насадок. Сопоставить измеренные величины с рассчитанными по эмпирическим зависимостям.

Основные определения и теория процесса

Тарельчатые и насадочные колонны являются широко распространенными аппаратами в химической и других смежных отраслях промышленности. В них осуществляется взаимодействие восходящих потоков газа или пара с жидкостью, стекающей по колонне вниз (абсорбция, ректификация).

Тарельчатые колонны работают в основном в барботажном режиме, когда пар или газ проходит через слой жидкости на тарелке в виде пузырей или струй.

Насадочные колонны работают в большинстве случаев как поверхностные аппараты, когда пар или газ взаимодействуют с жидкостью, стекающей в виде пленок по насадке.

Существует большое разнообразие контактных тарелок: колпачковые, ситчатые, клапанные, струйные и т.д. Их устройство и принцип работы описаны в [2].

Наиболее распространенной насадкой являются кольца Рашига, которые изготавливаются из керамики и металла. Кроме них используются также кольца Паля, спиральная насадка и др. [2].

Назначение тарелок и насадки в колонных аппаратах состоит в том, чтобы создать хороший контакт газа и жидкости и тем самым обеспечить эффективное протекание процессов тепло- и массообмена между взаимодействующими фазами.

Для того чтобы обеспечить перемещение газа через колонну, необходимо затратить мощность на преодоление гидравлических сопротивлений.

N = Δ P · V (1)

где Δ P – гидравлическое сопротивление колонны, Па;

V – объемный расход газа, м³ /с.

Для колпачковых тарелок гидравлическое сопротивление рассчитывают как сумму трех составляющих:

Δ P_т = Δ P_сух. + Δ P_σ + Δ P_с.т. (2)

где Δ P_сух = – сопротивление сухой тарелки, Па;

Δ P_σ = – сопротивление связанное с преодолением сил

поверхностного натяжения жидкости, Па;

Δ P_ст = – сопротивление, оказываемое слоем

жидкости на тарелке, Па.

Здесь: ρ_ж – плотность жидкости, кг/м³ ;

ρ_г – плотность газа, кг/м³ ;