ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Пропускная способность и гидравлическое сопротивление мелких насадок из "Ректификация разбавленных растворов" Перепое вещества в насадочных ректифпкацпонных колоннах непосредственно связан с гидродинамикой двухфазных потоков. К числу важнейших гидродинамических характеристик ыаса-дочных колонн относятся удерживающая способность, гидравлическое сопротивление, пропускная способность и продольное перемешивание. [c.73] При технологическом оформлении процесса ректифпкацпп важную роль играет удерживающая способность насадкп. Последняя характеризуется количеством жидкости, находящейся на поверх-HO TPI насадки в впде пленки, а также в различных пустотах п местах соприкосновения элементов насадки. Количество вещества в паровой фазе мало и обычно им пренебрегают по сравнению с колпчеством жидкости. [c.73] Оценка удерживающей способности насадки содержится в монографии [15, с. 403]. Данные по гидродинамике мелких насадок [16—21] дают возможность уточнить некоторые вопросы, связанные с удерживающей способностью иасадки. [c.74] Метод определения полной удерживающей способности, оппсан-пый в работе [21], основан на использовании ректификационной установки с кубом полного испарения и верхним переточным резервуаром (схема установки дана на рис. 1-7), Установка, работающая в адиабатическом режиме с полным возвратом флегмы, представляет собой замкнутую систему. Объем верхнего резервуара известен. Количество жидкости, введенное в систему сверх этого объема при условии полного испарения жидкости в кубе, находилось па насадке и принималось за величину удерживающей способности. [c.75] Ниже дается теоретический анализ статической и динамической удерживающей способности насадки на основе модели, представленной на рпс. И1-1 [16]. [c.75] В условиях движущейся жидкости за счет касательных напряжений, возникающих под действием сил трения неподвижная часть жидкости может увлекаться потоком. По этой причине статическая удерн ивающая способность насадки может изменяться в зависимости от скорости потока жидкости. [c.75] Установка перегородки внутри элемента насадки способствует образованию дополнительных каналов и ведет к лучшему распределению жидкости по насадке. Для колец без перегородки величина равна внутреннему диаметру элемента насадки. [c.76] Однако некоторую неясность в этом уравнении вызывает зависимость удерживающей способности от диаметра колонны. Кроме того, уравнение (III-29) не отражает влиянии физических свойств разделяемых веществ на удерживающую способность насадки. [c.78] Степень взаимодействия потоков жидкости и пара может быть определена также по данным ректификации двух разбавленных растворов, имеющих одинаковый растворитель. Приведенные ниже (и. 5) опытные данные подтверждают мнение об отсутствии взаимодействия потоков в колоннах с мелкой насадкой в определенном интервале нагрузок по пару и жидкости. [c.78] В общем случае взаимодействие потоков пара и жидкости определяется скоростью движения потоков в слое насадки и физическими свойствами фаз. Так, при ректификации воды на кольцах Рашига из-за высоких скоростей движения потока пара заметное взаимодействие потоков может иметь место уже при небольшой удельной нагрузке, что было отмечено в работе [35 а]. [c.78] В условиях установившегося движения внутренних слоев пленки силы тяжести и силы, вызванные касательными напряжениями, находятся в равновесии. В то же время на поверхность пленки постоянно действует сила треиия, возникающая при движении парового потока. При определенной скорости пара сила, действующая на поверхность пленки, достигает критической величины, жидкость начинает захватываться потоком пара, что приводит в конечном счете к захлебыванию насадочной колонны. [c.79] Инверсия фаз характеризует начало нового режима — режима эмульгирования. При установлении этого режима пасадочный аппарат начинает работать как барботажный, происходит интенсивное перемешивание фаз, сопровождающееся ростом межфаз-ной поверхности контакта. Этот режим подробно рассмотрен Ка-фароБыи [11]. [c.79] На рис. 1И-4 приведена зависимость гидравлического сопротивления насадки в виде одновитко-вых стеклянных спиралей 3,8 X X 0,7 мм при ректификации разбавленного раствора хлорбензола в этиленбензоле по данным авторов [36]. Для насадки в виде спирали в исследованном интервале скоростей на каждой изобаре имеется по две точки перегиба. Первая точка является границей переходного и турбулентного режима движения пара. Вторая точка характеризует начало значительного взаимодействия потоков пара и жидкости, приводящего далее к захлебыванию колонны. [c.79] Для большинства сетчатых и спиральных насадок под действием капиллярных сил пленка жидкости прочно удерживается на поверхности элемента насадки. Следствие этого — близость точек подви-сания и захлебывания, что существенно отличает этот тип насадки от сплошных цилиндрических колец. [c.79] Нагрузка, незначительное увеличение которой в данных условиях приводит к инверсии фаз, называется предельно возможной (для условий противоточного режима). В качестве переменной, характеризующей нагрузку колонны, может быть принята величина уд/ уд (относительная нагрузка), представляющая собой отношение фактической удельной нагрузки по жидкости к предельной Худ (или по пару Суд/С ,д). [c.79] Давление в головке колонны 1 — Р = = 100 мм рт. ст. г — Р = 300 мм рт. ст. 3 — Р = 750 мм рт. ст. [c.79] При расчете предельной пропускной способности спирально-призматической насадки в уравнении (И1-32) рекомендуют [26] брать коэффициент —0,22. [c.80] Уравнение (111-32) с величиной Ь = —0,57 может быть использовано и для расчета предельной скорости пара в слое спирально-призматической насадки из капрона [30]. [c.80] Здесь индексы 1 и 2 относятся соответственно к данным при давлении и Р . [c.81] Как видно из уравнения (111-37), величина АР/1) . зависит от геометрии насадки и свойств пара. [c.81] Вернуться к основной статье