Гідродинамічні режими роботи насадок

Перший режим- плівковий - спостерігається при невеликій щільності зрошування і малих швидкостях газу. При цьому потік газу (пари) є суцільним, безперервним і заповнює вільний об'єм насадки, не зайнятий рідиною. В цьому режимі рідина тече по елементу насадки у вигляді тонкої плівки, тому поверхнею контакту фаз є змочена поверхня насадки. Тобто в цьому режимі насадкову колону можна розглядати як різновид плівкової. Проте в останніх плівкова течія відбувається по всій висоті апарату, а в насадкових колонах - тільки по висоті насадки. При перетіканні рідини з одного елементу насадки на іншій плівка рідини руйнується, відбувається перемішування рідини, а потім на елементі насадки, який розташований нижче, утворюється нова плівка.

У цьому режимі взаємодія фаз незначна і кількість утримуваної рідини не залежить від швидкості газу.

Другий режим - режим підвисання. При протитечії фаз внаслідок збільшення сил тертя газу об рідину на поверхні зіткнення фаз відбувається гальмування руху рідини газовим потоком. В результаті цього швидкість хуру рідини зменшується, а товщина її плівки і кількість утримуваної в насадці рідини збільшуються.

Візуально режим підвисання характеризується накопиченням рідини в окремих місцях насадки, переважно в точках зіткнення насадкових тіл.

В режимі підвисання із зростанням швидкості газу збільшується змочена поверхня насадки і, відповідно, інтенсивність процесу масопередачі. При цьому вільна течія плівки порушується: з'являються завихрення, бризки, тобто створюються умови переходу до барботажного режиму.Все це сприяє збільшенню інтенсивності масообміну.

Третій режим - режим емульгування - виникає в результаті накопичення рідини у вільному об'ємі насадки. Накопичення рідини відбувається до тих пір, поки сила тертя між стікаючою рідиною і газом, що підіймається по колоні, не зрівняється з силою тяжіння рідини, що знаходиться на насадці. При цьому наступає інверсія фаз - рідина стає суцільною фазою, а газ - дисперсної. Утворюється газо-рідинна дисперсна система, що на вигляд нагадує барботажний шар або газо-рідинну емульсію.

Режим емульгування починається у найвужчому перетині насадки, щільність засипки якої нерівномірна по перетину колони. Шляхом ретельного регулювання подачі газу режим емульгування може бути встановлений по всій висоті насадки. Гідравлічний опір колони при цьому різко зростає.

Режим емульгування відповідає максимальній ефективності насадкових колон, перш за все за рахунок збільшення поверхні контакту фаз, яка в цьому випадку визначається не тільки і не стільки геометричною поверхнею насадки, а поверхнею бульбашок і струменів газу в рідині, що заповнює весь вільний об'єм насадки. Проте при роботі колони в такому режимі її гідравлічний опір відносно великий.

Рис.31 - Будова насадкових абсорберів типів: а - плівкового;

б-емульгаційного; в - емульгаційного секціонованого;

Потоки: А -подача абсорбенту; Б - відведення абсорбенту; В - подача газової суміші;

Г -відведення очищеного газу;

1 - корпус;2-днище;3-кришка;4-решітка опорна;5-розподілюючий пристрій

(тарілка типу ТСН-ІІІ);6-шар насадки;7-бризковловлювач;

8 - перерозподілююча тарілка типу ТСН-ІІ; 9 -опора; 10 - вентиль

У звичайних насадкових колонах підтримка режиму емульгування представляє великі труднощі. Є спеціальна конструкція насадкових колон із затопленою насадкою. Це досягається установкою спеціальної зливної труби, виконаної у вигляді гідравлічного затвора (рис. 31,в).

Емульгаційні колони можна розглядати як насадкові лише умовно. У цих колонах механізм взаємодії фаз наближається до барботажного режиму тарілчастих колон.

Четвертий режим - режим винесення - або обернутого руху рідини, що виноситься з апарату газовим потоком. Він виникає при підвищенні швидкості газу проти величини, відповідної режиму захлинання. В даному випадку відбувається вторинна інверсія фаз: газ знову стає суцільною фазою і рідина виноситься з апарату разом з газом в основному у вигляді бризок. Нормального зрошування насадки при цьому вже не відбувається, оскільки рідина майже перестає поступати на насадку. Вказаний режим супроводжується різким зниженням інтенсивності масопередачи.

Режим винесення на практиці не застосовується.

У режимах підвисання і емульгування доцільно працювати, якщо підвищення гідравлічного опору не має істотного значення (наприклад, при проведенні процесу абсорбції при підвищеному тиску). При роботі при атмосферному тиску, величина гідравлічного опору може виявитися неприпустимо великою, що викличе необхідність працювати в плівковому режимі.

Тому найефективніший гідродинамічний режим у кожному конкретному випадку можна встановити тільки шляхом техніко-економічного розрахунку.

Дата добавления: 2015-08-18