қосымша. Основы массопередачи
 Скачать 396 Kb.
|
Барботажды (табақшалы) абсорберлерТабақшалы абсорберлер ішінде бір-бірінен белгілі қашықтықта орнастырылған горизантальді тежегіштер – табақшалар бар вертикальді бағаналар болып табылады. Табақшалардың көмегімен фазалардың бағытталған қозғалысы мен сұйықтық пен газдың көп ретті әрекеттесуі жүзеге асады. Қазіргі кезде өнеркәсіпте табақшалы аппараттардың әртүрлі құрылысты түрлері пайдаланады. Сұйықтарды табақшалардан ағызу тәсілі бойынша барботажды абсорберлерді бағаналарға бөлуге болады: 1) ағызу құрылғысы бар табақшалармен және 2) ағызу құрылғысы жоқ табақшалармен Ағызу құрылғысы бар табақшалы бағаналар. Бұл бағаналарда сұйықтықты табақшадан табақшаға құйылуы арнайы құрылғылар – ағызу түтікшелер,қалталар, көмегімен жүзеге асырылады. Түтікшелердің төменгі ұштары төмен орналасқан табақшалардағы стаканға батырылған және газдың ағызу құрылғысынан өту мүмкіндігін болдырмайтын гидравликалық бөгендер түзеді. Құю түтікшелерін табақшаларда көрші табақшаларда өзара қарама-қарсы бағытта ағатындай орналасады. Қазіргі кезде табақшада кесілген және табалдырықпен шектелген сегменттер түбіндегі ағызу құрылғылары кең қолданылады. Ағызу құрылғылары бар табақшаларға мыналар жатады: елеуішті, қақпақты, клапанды және балластты, пластинкалы және т.б. Табақшалардың гидродинамикалық жұмыс режимдері. Кез келген құрылысты табақшалардың эффективтілігі белгілі дәрежеде олардың гидродинамикалық жұмыс режимдерінен тәуелді болады. Сондықтан табақшалардың негізгі құрылыстарын қарастырудан бұрын осы режимдерді қарастырайық. Газ жылдамдығы мен суландыру тығыздығына байланысты барботажды табақшалардың негізгі гидродинамикалық жұмыс режимін бөледі: көпіршікті, көбікті және ағынды немесе илжекциялық. Бұл режимдер барботажды қабатының гидравликалық кедергісі мен биіктігін, және де фазалар түйісу бетін анықтайтын барботажды қабаттың құрылысымен ерекшеленеді. Көпіршікті режим. Мұндай режим газ жылдамдығы төмен жағдайда, ол бөлек көпіршектер түрінде сұйықтық қабатынан өткенде байқалады. Көпіршікті режимде жұмыс істейтін табақшада фазалар түйісу беті кіші болады. Көбікті режим. Газ шығынының артуымен саңылаулардан шығатын жеке көпіршіктер ағу жерінен белгілі аралықта өте көп көпіршіктер түзе барботажды қабаттың кедергісінен бұзылатын тұтас ағынға бірігеді. Осы кезде табақшада газ сұйықтықты дисперсті жүйе тұрақты емес және газ берілу тоқтағанда ыдырайтын көбік пайда болады. Аталған режимде газ бен сұйықтық түйісуі көпіршіктер мен газ атомдарының бетінде және газ көпіршіктері барботажды қабаттан шыққанда және олардың қабықтары бұзылғанда барботажды қабаттың үстінде көп мөлшерде түзілетін сұйықтық тамшылырдың бетінде жүзеге асады. Көбікті режимде фазалар түйісу беті барботажды табақшаларда максималды болады. Ағындық (инжекциялық) режим. Газ жылдамдығы одан әрі жоғарлағанда газ ағындарының ұзындығы артады, олар ыдырамай, ірі тамшылар түзе барботажды қабат бетіне шығады. Мұндай гидродинамикалық режим шарттарында фазалар түйісу беті күрт төмендейді. Бір режимнен екіншісіне өту біртіндеп жүретінін ескерген жөн. Барботажды табақшалар үшін гидродинамикалық режимдердің шекараларын (критикалық нүктелер) есептеудің жалпы әдістері жоқ. Сондықтан табақшалы аппараттарды жобалағанда әдетте табақшаның үстіңгі және астыңғы шекараларына сәйкес келетін газ жылдамдығын есептеу жолымен анықтап, кейін газдың жұмысшы жылдамдығын таңдайды. Елеуішті табақшалар. Елеуішті табақшаны бағана (ХІ-18-сурет) диаметрі 1-5 мм көптеген саңылаулар жасалған горизонтальді табақшалары бар вертикальді цилиндрлік корпус болып табылады. Сұйықтықты ағызу және деңгейін қадағалау үшін төменгі ұштары стакандарға батырылған құю түтікшелері қызмет етеді. Елеуішті табақшалар құрылысының қарапайымдылығымен монтаж жасау және жөндеудің оңай болуымен ерекшеленеді. Осы табақшалардың гидравликалық кедергісі төмен болады.Елеуішті табақшалар газ жылдамдықтарының кең аралығында тұрақты жұмыс істейді,осы кезде газ және сұйықтық бйынша белгіліжүктеулер диапазонында жоғары эффективті болады. Сонымен қатар елеуішті табақшалар саңылауларды беттейтін ластанулармен тұнбаларға өте сезімтал болады. Газ берілу кенет тоқтағанда немесе қысымы айтарлықтай төмендегенде елеуішті табақшалардан барлық сұйықтық ағып кетеді де, процесті қайтадан бастау үшін бағананы қайтадан іске қосу керек. Елеуішті табақшалары бар абсорберлердің бір түрі көбікті абсорберлер болып табылады. Олардың табақшалары елеуішті абсорберлерден құю құрылғысының құрылысымен өзгешеленеді. Табақшалар саны бірдей болғанда көбікті аппараттардың эффективтілігі елеуішті табақшалары бар абсорберлерден жоғары болады. Алайда табақшаларда көбіктің үлкен биіктігі салдарынан көбікті абсорберлердің гидравликалық кедергісі жоғары болады, бұл олардың қолдану саласын шектейді. Қақпақты табақшалар. Елеуішті табақшалары бар бағаналарға қарағанда ластануларға аса сезімтал емес және қақпақты табақшалары бар бағананың тұрақты жұмысының жоғары аралығымен ерекшеленеді (ХІ-19 суреті). ХІ-20 суретте саңылаулар толық емес (а) және толық (б) ашылғандағы жұмыс істеу сызбасы көрсетілген, соңғы жағдайда қақпақ эффективті жұмыс істейді. Қақпақ саңылауларының қимасы мен пішіні екіншілікті мәнге ие, бірақ саңылаулар тарлау болған дұрыс, себебі осы кезде газ кішіректеу ағындарға бөлінеді, бұл фазалар беттесу бетін ұлғайту үшін бір-бірімен жақын орналасқан көптеген қақпақтар орнатады. Қақапақты табақшаларды сұйықтың радиалды немесе диаметрлі құйылуымен дайындайды. Сұйықтық радиалды құйылатын табақша (ХІ-21 сурет) астарда бұрандалармен тіреуіш сақинаға бекітілетін болат диск болып табылады. Қақпақтар табақшада шахматты ретте орналасады. Сұйық төменде жатқан табақшаға шеткі ағызу құбырлары арқылы құйылып, орталыққа жылжып, келесі табақшаға орталық құбыр арқылы ағызылып, одан кейін қайтадан шетке қарай жылжиды. Сұйықтың құйылуы диаметрлі табақша (ХІ-21 сурет) тіреуіш бетінде орнатылған екі жағынан кесілген диск болып табылады. Табақша бір жағынан қабылдағыш табалдырықпен, ал екінші жағынан табақшадағы сұйықтық деңгейі қадағаланатын ауыспалы тарағы бар ағызу табалдырығымен шектелген. Осы құрылысты табақшада ағызу периметрі ағызу құбырларын бөгендермен шектелген сегмент тәрізді саңылаулармен алмасу арқылы үлкейтіледі, бұл сұйық құйылғанда оның көпіруін төмендетеді. ХІ-22 суретте таңбаланған капсулалық қақпақтың тең тараған құрылысы көрсетілген. Қақпақты табақшалар газ және сұйық бойынша жүктеулер айтарлықтай өзгергенде тұрақты жұмыс істейді. Олардың кемшіліктеріне құрылысының күрделі болуын, салыстырмалы жоғары гидравликалық кедергіні және тазалаудың қиындығын жатқызуға болады. Сондықтан, қақпақты табақшалары бар бағаналар біртіндеп жаңа, табақшалы аппараттардың прогрессивті құрылыстарымен ығыстырылады. Клапанды және балластытабақшалар (XI-23 сурет). Бұл табақшалар соңғы кезде өте кең тарала бастады, әсіресе газ жылдамдықтары айтарлықтай өзгеретін жағдайларда жұмыс істеу үшін. Клапанды табақшалардың (ХІ-23 сурет, а, б) жұмыс істеу принципі табақшада саңылау үстінде жататын дөңгелек клапан газ шығыны өзгергенде өзінің салмағымен газ өту үшін клапан мен табақша жазытығы арасындағы бөген ауданының шамасын автоматты түрде қадағалайды және газ барботажды қабатқа ағызғанда оның жылдамдығын тұрақты сақтайды. Балластты табақшалар (ХІ-23 сурет, г) құрылысы бойынша клапандылардан оларда дөңгелек клапан мен кронштейн-шектегіш арасында табақшаға тірелген қысқа тіреулерде орнатылған клапаннан ауырлау балласт орнатылуымен өзгешеленеді. Клапан газ жылдамдықтары аз болғанда көтеріле бастайды. Жылдамдық одан әрі өскенде клапан балластқа тіреліп кейін онымен бірге көтеріледі. Балласты табақшалар бір қалыпты жұмысымен және газ жылдамдықтарының бүкіл аралығында сұйықтың ағызылуының жоқ болуымен өзгешеленеді. Клапанды және балласты табақшалардың артықшылықтары: газ бойынша салыстырмалы жоғары өткізу қабілеті мен гидродинамикалық тұрақтылығы, газ бойынша кең жүктеулер аралығында тұрақты және жоғары эффективтілігі. Соңғы артықшылық басқа құрылысты табақшалармен салыстырғанда өзгешелігі болып табылады. Бұл табақшалардың кемшіліктеріне олардың клапан немесе балласт салмағымен туғызылатын жоғары гидравликалық кедергісін жатқызуға болады. Клапандар (балластар) және шектегіштер құрылысымен өзгешеленетін клапанды және балласты түрлері белгілі. Пластинкалы табақшалар (ХІ-24 сурет). Бұл табақшалар жоғарыда қарастырылғандармен салыстырғанда фазаларды бір бағытта қозғалысында жұмыс істейді, бұл бағана жалпы фазалардың қарсы ағынымен жұмыс істегенде газ және сұйық бойынша жүктеулерді күрт жоғарылатуға мүмкіндік береді. Пластинкалы табақшалардың басқа құрылысты табақшалардан өзгешелігі - газ тұтас фаза, ал сұйық дисперсті фаза болып табылады және сұйық пен газ байланысуы тамшылардың бетінде жүзеге асады. Байланысу табақшалардағы сипатталған газ-сұйық тамшылы деп анықталуы мүмкін. Бұл режим пластинкалы табақшалары бар бағыналарда сұйық және газ бойынша жүктеулерді күрт жоғарылатуға мүмкіндік береді. Пластинкалы табақшалардың қарқынды тамшылы режимде жұмыс істеуінен басқа олардың артықшылықтарына жатады: төмен гидравликалық кедергісі, ластанған сұйықтармен жұмыс істеу мүмкіндігі, оларды жасағанда металлдың аз шығыны. Бұл типті табақшаларда сұйық тың толық араласуы төмендейді, бұл масса алмасудың қозғаушы күшінің артуына әкеледі. Пластинкалы табақшалардың кемшіліктері: жылу беру және алудың қиындығы, сұйықтың шығыны төмендегенде эффективтілігі төмендейді. Ағызу құрылғысы жоқ табақшалы құбырлар (XI-25 сурет). Ағызу құрылғысы жоқ табақшаларда газ бен сұйық бір саңылаудан өтеді. Табақшада бір мезгілде сұйық пен газдың әрекеттесуінен барботаж жолымен сұйықтың бір бөлігі төмен орналасқан табақшаға ағады – сұйықтың түсуі. Сондықтан, мұндай типті табақшаларды түспелі деп атайды. Оларға тесікті, торлы, құбырлы және толқынды табақшалар жатады. Түспелі табақшалардың гидродинамикалық жұмыс режимдері. Бұл режимдерді себелеудің тұрақты тығыздығында газ жылдамдығынан олардың гидравликалық кедергісінің тәуелділігі негізінде анықтауға болады (ХІ-26 сурет). w төмен болғанда сұйық табақшада бөгелмейді (АВ кесіндісі), фазалар арасындағы үйкелу күші аз болады. Газдың жылдамдығын арттырғанда сұйық табақшада жинала бастайды (ВС кесіндісі) және газ сұйық ішіне барботацияланады. ВС кесіндісіне сәйкес келетін газ жылдамдығының интервалында табақша қалыпты режимде жұмыс істейді. Бұл жағдайда газ бен сұйық ауыспалы түрде бір саңылаудан өтеді. Егер газ жылдамдығы одан әрі өссе, газ бен сұйық арасындағы үйкелістің артуынан табақшада сұйықтың жиналуы күрт артадыжәне осығын сәйкес оның гидравликалық кедергісі де артады, бұл захлебывания жағдайына әкеледі (СD кесіндісі). Тесікті табақшалар (XI-27, асуреті) құрылғысы бойынша илеуішті табақшаларға ұқсас және ағызу құрылғыларының жоқтығымен ерекшелінеді. Бұл табақшалардағы саңылаулардың диаметрі 4-10 мм, бағанның ағынына қатынасы бойыгша барлық саңылаулардың ағынының қосынды ауданы 10-25% құрайды. Торлы табақшалар(XI-27, б суреті) ені 3-8 мм болатын кесілген және таңбаланған саңылауларға ие. Құбырлы табақшалар коллекторға біріктірілген параллельді түтіктер қатарынан түзілген торлар болып табылады. Толқынды табақшалар — Саңылаулары 4-8 мм гофрирленген металлды беттер. Тесікті және торлы табақшалар құрылғысының қарапайымдылығымен, дайындалу және монтаждау құндылығының төмендігімен, салыстырмалы төмен гидравликалық кедергісімен ерекшелінеді. Құбырлы табақшалардың артықшылығы болып табақшадағы барботажды қабаттан табақша құрылған құбырлардан суытушы агентті жіберу арқылы жылуды әкету жеңілдігі табылады. Алайда, бұл табақшалар тесікті және торлы табақшалармен салыстырғанда құрылысы мен монтаж жағынан күрделілеу келеді. Тесікті, торлы, құбырлды табақшалы бағаналардың негізгі кемшіліктері – газ бен сұйықтың тұрақты және эффективті жұмысы сақталатын олардың жылдамдықтарының өзгеру аралығының аз болуы. Жүктеулердің кеңдеу диапазонында сулы түсетін табақшалар жұмыс істейді. Алайда, бұл табақшалар құрылысы және монтажы жағынан тесікті және торлы табақшаларға қарағанда күрделілеу болады. |