Механический расчет колонных аппаратов

Механический расчет складывается из определения толщины стенок и сферических днищ (как для сосудов, работящих под внутренним давлением), расчета фланцев и болтов с учетом прочности на заданное давление в аппарате. Особо важным для колонных аппаратов является расчет нижней части колонны. Абсорбционные башни, ректификационные и экстракционные колонные аппаратов имеют большую высоту и в настоящее время по возможности выносятся из помещения цеха. На колонну действуют ветровая и сейсмическая нагрузки, которые зависят от высоты, диаметра колонны и от колебания различных машин, связанных с колонной (насосы, компрессоры и др.). Для устойчивости внизу колонны приваривается опорное кольцо, с помощью которого она крепится к фундаменту.

Вопросы для повторения

1. Назначение область применения колонных аппаратов
2. Классификация колонных аппаратов
3. Классификация тарельчатых колонных аппаратов
4. Тарелки барбатажного типа, устройство, принцип действия, особенности монтажа и эксплуатации
5. Тарелки провального типа, устройство, принцип действия, особенности монтажа и эксплуатации
6. Тарелки колпачкового типа, устройство, принцип действия, особенности монтажа и эксплуатации
7. Тарелки клапанного типа, устройство, принцип действия, особенности монтажа и эксплуатации
8. Тарелки S - образного типа, устройство, принцип действия, особенности монтажа и эксплуатации
9. Тарелки пластинчатого типа, устройство, принцип действия, особенности монтажа и эксплуатации
10. Тарелки чешуйчатого типа, устройство, принцип действия, особенности монтажа и эксплуатации
11. Тарелки прямоточного типа, устройство, принцип действия, особенности монтажа и эксплуатации
12. Тарелки ситчатого типа, устройство, принцип действия, особенности монтажа и эксплуатации
13. Тарелки щелевого типа, устройство, принцип действия, особенности монтажа и эксплуатации
14. Тарелки с двумя зонами контакта, устройство, принцип действия, особенности монтажа и эксплуатации
15. Тарелки с большим количеством переливов, устройство, принцип действия, особенности монтажа и эксплуатации
16. Каскадные насадные тарелки, устройство, принцип действия, особенности монтажа и эксплуатации
17. Насадные колонны, устройство, принцип действия, особенности гидродинамики движения сред, особенности монтажа и эксплуатации
18. Типы насадок, область применения, особенности размещения и обслуживания
19. Распыливающие колонные аппараты, устройство, принцип действия, область применения
20. Полый распылительный абсорбер, устройство, принцип действия, область применения
21. Распыливающий абсорбер Вентури, устройство, принцип действия, область применения
22. Колонна с вращающимися тарелками, устройство, принцип действия, область применения
23. Конструкции отстойных устройств в колонных аппаратах
24. Узлы ввода сырья, устройство, принцип действия
25. Методика инженерного расчета колонных аппаратов
26. Определение основных конструктивных размеров колонных аппаратов
27. Гидродинамический расчет колонных аппаратов
28. Задачи механического расчета колонных аппаратов
29. Коэффициенты теплоотдачи и теплопередачи, методики их расчета
30. Расчет коэффициента теплоотдачи для оребренных труб
31. Расчет коэффициента теплоотдачи при перемешивании среды мешалкой
32. Теплоотдача в щелевых колоннах
33. Расчет коэффициента теплоотдачи при пленочной конденсации
34. Расчет поверхности теплообмена аппарата
35. Гидравлический расчет теплообменного аппарата
36. Задачи механического расчета теплообменного аппарата

ЧАСТЬ 3. ФИЛЬТРЫ

Для осуществления фильтрования необходимо создать разность давлений по обе стороны от перегородки, которая выполняет роль начального сопротивления для протекания процесса, поэтому скорость процесса фильтрования прямо пропорциональна разности давлений и обратно пропорциональна сопротивлению пористой перегородки и осадка. Дополнительное сопротивление на фильтрующей перегородке возрастает при увеличении толщины осадка или закупоривании его частицами пористой фильтрующей перегородки, а также при одновременном увеличении толщины осадка и закупоривании пор его и перегородки. Наличие давления также приводит к увеличению сопротивления за счет сжатия осадка и пористой перегородки вследствие уменьшения в них пор для прохождения фильтрата и изменения их формы (из-за сжатия и сдвига).Пористая перегородка создает при фильтровании первоначальное сопротивление, обусловлен вое вязкостью жидкой фазы (фильтрата), диаметром, формой поперечного сечения и извилистостью каналов пор. Это сопротивление может изменяться из-за набухания материала перегородки, изменения поверхностного натяжения системы жидкость - твердая перегородка, адсорбции жидкости на стенках, возникновения неподвижного слоя жидкости у стенок пор и электроосмотического потока жидкости, а также от частичного или полного перекрывания пор твердыми частицами суспензий. Осадок создает обычно основную долю сопротивления протеканию процесса. Это сопротивление зависит в основном от структур и толщины осадка, на него влияют также физико-химические факторы системы жидкость - твердое тело.Структура осадков по крупности частиц изменяется, начиная от фильтрующей перегородки, где осаждаются самые мелкие частицы, проникающие в ее поры. Затем осаждаются более крупные частицы, но между ними располагаются и более мелкие, закупоривающие пространство между крупными частицами.На протекание процесса фильтрования влияют две группы факторов: микрофакторы и макрофакторы. К макрофакторам относятся структура и геометрия фильтровальной перегородки и слоя осадка, вязкость фильтрата, разность давлений по сторонам фильтра; к микрофакторам - размеры и форма пор, по которым движется жидкость в осадке к фильтровальной перегородке.Фильтрование суспензий обычно заканчивается промывкой и сушкой осадков. Эти процессы характеризуются гидродинамическими, а также массообменными и диффузионными явлениями. Современная теория фильтрования базируется на законах капиллярной гидравлики, которые выражаются законами Дарси и Навье-Стокса. Для их применения процесс фильтрования подразделен на следующие виды: 1) процесс фильтрования образованием осадка; 2) процесс фильтрования закупориванием пор образующегося осадка; 3) процесс фильтрования промежуточного вида; 4) процесс фильтрования с постепенным закупориванием пор фильтрующей перегородки; 5) процесс фильтрования с полным закупориванием пор фильтрующей перегородки и уменьшением их числа.Несмотря на различия между этими видами процессов фильтрования, их гидродинамику можно описать общим уравнением дня гидравлического сопротивления К движению жидкости через фильтр (фильтровальную перегородку и осадок):

, (1)

где

, (2)

В этих выражениях V-объем фильтрата за время , = .(или , , , ) - коэффициенты, характеризующие каждый вид фильтрования; =02 - показатель степени для каждого вида фильтрования, чередующийся через 0,5 соответственно ряду перечисленных выше видов; - текущая скорость фильтрования.

Это уравнение может быть преобразовано к виду:

, (3)

откуда время фильтрования:

, (4)

где - начальная скорость фильтрования.

Для значений = 0; 0,5; 1,0; 1,5, соответственно первым четырем из указанных видов фильтрования, уравнение (4) можно проинтегрировать в общем виде и определить время фильтрования:

, (5)

При = 2 (фильтрование с полным закупориванием пор) интегрированием уравнения (.4) находим:

, (6)

Материал фильтрующей перегородки. Выбор материала фильтрующей перегородки обусловлен степенью агрессивности фильтруемой суспензии и дисперстностью ее твердой фазы. Фильтрующие перегородки изготовляют из текстильных и волокнистых материалов: бязи, парусины, тика, сукна, шелка, асбеста, шлаковой и стеклянной ваты, бумаги и картона. Для повышения кислотостойкости хлопчатобумажной ткани ее подвергают нитрованию. Шерстяные ткани устойчивы к кислотам, но разрушаются щелочами. Наиболее устойчивы фильтрующие перегородки из асбеста, шлаковой и стеклянной ваты, а также металлические сетки из бронзы и коррозионностойкой стали. В качестве материала для зернистых или волокнистых перегородок применяют песок, инфузорную землю, кокс, уголь, целлюлозу и др. Такие перегородки используют в случаях, когда твердая фаза суспензии имеется в малом количестве и не используется после фильтрования.В качестве жестких фильтрующих перегородок применяют керамические фильтровальные камни, плитки, свечи и кольца, стойкие к действию кислот и щелочей и позволяющие получить чистый фильтрат. Коллоидные пленки или материалы изготовляют из нитроцеллюлозы, пергаментной бумаги и др. Эти фильтрующие перегородки имеют очень мелкие поры (13 мкм) и могут задерживать коллоидные частицы.

Классификация

Промышленные фильтры разделяются по режиму работы на фильтры периодического и непрерывного действия, а по величине рабочего давления на вакуумфильтры и фильтры, работающие под давлением.

Вакуумные
Периодического действия	Непрерывного действия
Нутч-фильтры открытые	Ленточные	Барабаные	Дисковые	Карусельные	Ленточные

Фильтры, работающие под давлением
Периодического действия	Непрерывного действия
Фильтрпрессы	Нутч-фильтры закрытые	Мешочные	Патронные	Барабанные	Дисковые

Дата добавления: 2014-01-07