Kolumna emulgacyjna

[andrzejg11]

Popieram prośbę kol @cemika, bo temat kolumny emulgacyjnej jest arcyciekawy

andrzejg11

[andrzejg11]

Witam
Schematy przedstawione przez @cemika/Stabrikowa pochodzą z książki "Osnowy masopieriedaczi" VV Kafarowa - autora teorii i rozwiązania praktycznego. . Link do tej książki znajduje się tutaj
Opis zjawiska emulgacji wraz ze schematami kolumn i opisem działania znajduje się na stronach od 292 do 312.
Mamy też takie opisy :
http://alcodrink.ru/modules/Articles/ar ... toryid=180
http://alcodrink.ru/modules/Articles/ar ... toryid=168

Konstrukcja tej kolumny wydaje się być realna w warunkach amatorskich. Na razie
pozdrawiam
andrzejg11

[macius]

Przebrnąłem przez to dwa razy, myślę, że zasadę działania mniej więcej rozumiem. Tylko nie wiem czy dobrze rozumiem celowość stosowania tego rozwiązania
bo z tego co zrozumiałem, boczny powrót flegmy, zapobiega zalaniu kolumny wyżej niż na to pozwoli wysokość u-rurki, zatem możemy działać pod większym obciążeniem i z większą wydajnością, nie tracąc jednocześnie na jakości produktu.
Poprawne wnioski wyciągnąłem?

Niestety, rosyjski jest mi nieznany, a tłumaczenie google dużo nie pomaga

[andrzejg11]

Mam nadzieję, że jutro przetłumaczę obszerne fragmenty Kafarowa tak jak umiem
pozdr. @andrzejg11

[ Dodano: 2011-09-08, 16:35 ]
Oto pierwsza część tłumaczenia (str 291-292) proszę o ewentualne korekty:
Opis zachowań i reżimów pracy systemów dwufazowych w zależności od prędkości gazu w pełnym przekroju kolumny
Spadek cisnienia w systemach dwufazowych:
Obserwacje i wielokrotne pomiary oporu (dynamicznego) systemów dwufazowych w kolumnach z wypełnieniem pozwoliły ustanowić powstające w wypelnieniu tryby pracy i charakterystyczne punkty przechodnie (rysunek 157). Przy malych gęstościach orosienia i niewielkich prędkościach gazu powstaje tryb laminarny przy którym ciecz porusza się od elementu do elementu wypełnienia w postaci kropel i strug. Wzajemne oddzialywanie pomiędzy fazami odbywa się na powierzchni zwilżonych elementów wypełnienia .
Ten reżim może zakończyć się w pierwszym punkcie przegięcia w tak zwanym punkcie zahamowania gazu, przy tym prędkość gazu zmniejsza się z powodu odpowiednio dużej prędkości cieczy poruszającej się przeciwprądem. Ten punkt leży tym wyżej niż czym większa gęstość orosienia. Jednakże punkt zahamowania nie zawsze wyraźnie objawia się.
Ponad tym punktem można obserwować powstanie reżimu pośredniego obserwowanego przy strumieniowo–filmowym ruchu cieczy. Ciecz pokrywa wypelnienie w postaci ściekającej cienkiego filmu i oddzielnychstrug. Wzajemne oddzialywanie pomiędzy fazami zachodzi na powierzchni filmu i w punktach kontaktu cieczy z poszczególnymi elementami wypełnienia.
Film i strugi cieczy przyhamowują strumień gazu i tworzą się lokalne wiry.
Dalsze zwiększanie prędkości gazu wywołuje początek podwieszania cieczy w wypełnieniu (punkt podwieszenia) kiedy ciecz w w wielkiej ilości utrzymuje się przeciwprądowo poruszającym się gazom. Wzajemne oddziaływanie między fazami zachodzi na powierzchni turbularyzowanego filmu cieczy, dlatego reżim hydrodynamiczny może być określony jako „reżim turbularyzacji systemu dwufazowego na powierzchni wypełnienia”.
Dalsze nagromadzenie cieczy w wypełnieniu doprowadza do tego, że wzajemne oddziaływanie pomiędzy strumieniami i na zwilżonej powierzchni wypełnienia przenosi się w całą objętość. To charakteryzuje się pojawieniem pryncypialnie nowego reżimu hydrodynamicznego – reżimu emulgacji.
Reżim emulgacji – obszar swobodnie rozwiniętej turbulentności powstaje w wypełnionych kolumnach powyżej punktu inwersji faz.
Rozwój turbolentności w każdej fazie w objetości wypełnienia doprowadza do tego, że do turbulentch pulsacji zaangażowują się powierzchnia rozdzialu faz. ???
W tym reżimie traci sens pojęcie o rozproszonej i stałej fazie, ponieważ fazy nieprzerwanie przechodzą inwersyjnie w gaz, w ciecz, stanowiąc fazy stałe lub rozproszone. Przy tym fazy naszpikowane są bardzo wielką ilością mikroskopijnych zawirowań. W tych warunkach istnieje hydrodynamiczny, stabilny, system „emulgowanej” cieczy, gazowe wiry powstają i przemieszczają się bez przerwy, przenikają w zawichrowaną ciecz, w której także nieprzerwanie powstają i przemieszczają się zawirowania cieczy. W odróżnieniu od pierwszych dwóch punktów (punktu zahamowania gazu i punktu podnoszenia cieczy ) punkt inwersji nagle pojawia się i wyraźnie jest wykrywalny.

Punkt zadławienia odpowiada warunkom kiedy wysokość warstwy gazo-cieczowej (paro-cieczowej) emulsji będzie większa od wysokości warstwy wypełnienia i nad wypełnieniem będzie gromadzić się warstwa cieczy przedstawiając sobą barbotażową (pęcherzykową) warstwę z intensywnym przemieszczaniem

[ Dodano: 2011-09-09, 19:48 ]
Dalsza część tłumaczenia Kafarowa - zasada działania kolumn emulgacyjnych starałem się tłumaczyć w miarę dosłownie - stąd jest to trochę po polskiemu, ale chodzi o oddanie rzeczywistych sformułowań tekstu źródłowego aby uniknąć własnych interpretacji .....


Kolumny z zatopionym wypełnieniem (kolumny emulgacyjne)

Jedną z podstawowych przyczyn małej efektywności wypełnionych kolumn pracujących w zwykłych warunkach hydrodynamicznych jest nierównomierność rozprowadzenia cieczy po powierzchni wypełnienia.
Ciecz ściekająca po wypełnieniu tworzy kanały w rezultacie czego nagle zmniejsza się powierzchnia kontaktu pomiędzy nią i parą. Zwiększa się grubość warstwy ściekającej cieczy pogarsza się wymiana ciepła i wymiana masowa. Trudność równomiernego rozprowadzania cieczy po wypełnieniu szczególnie wzrasta przy zwiększeniu średnicy kolumny w wyniku czego kolumny z wypełnieniem dużej średnicy poniżej punktu inwersji pracują gorzej niż kolumny małej średnicy i zdolność rozdzielcza tych kolumn jest niewielka.
Optymalny reżim pracy kolumn z wypełnieniem – reżim emulgowania istnieje w stosunkowo małym interwale prędkości strumieni. Górnym przedziałem staje się zadławienie kolumny to jest nagromadzenie cieczy nad wypełnieniem, a dolnym zanikanie gazowo-cieczowej emulsji. Ponieważ zdolność rozdzielcza kolumny z przejściem do reżimu emulgacji wzrasta w sposób nagły to praca kolumn z wypełnieniem zwykłej konstrukcji w tym reżimie realizuje się przy jednej , stałej prędkości przeplywu strumieni.. Dlatego reżim emulgacji niezbędne jest stabilizować.
Przechodzenie fazy gazowej w ciekłą i na odwrót i osiądnięcie reżimu emulgowania w kolumnach z wypełnieniem można osiągnąć także, jeśli wolną objętość wypełnienia (pomiędzy wypełnieniem.... moje) zapełnić cieczą i organizować proces w taki sposób, żeby wyprowadzać w jednostce czasu z dolnej części kolumny dokładnie taką samą ilość cieczy, jaka dostaje się na orosienie w jej górnej części.
Wtedy strumień gazu (wpływającego) do wypelnienia rozbija się na oddzielne strugi przeszywające ciecz. Konstrukcyjna forma takiego schematu pokazano na rysunku 162 i 163. Odprowadzenie cieczy z niższej części kolumny możliwy jest poprzez specjalną rurę przetokową wykonaną w postaci odwróconej U-rurki, która wraz z kolumną przedstawia sobą naczynia połączone. Na rurach przetokowych zainstalowane są zawory, które pozwalają utrzymać poziom mieszaniny gaz-ciecz równy wysokości warstwy wypełnienia dla wszystkich reżimów pracy kolumny. Podobna organizacja procesu zabezpiecza w kolumnie taki rozdział strumieni faz gazowej i cieczy, które są analogicznie do rozdziału strumieni w zwykłej kolumnie z wypełnieniem, która pracuje w reżimie emulgacji.
Konieczność zastosowania (produkcji) urządzeń dla dystrybucji cieczy wynika z tego, że w reżimie emulgacji przy równomiernym rozdzieleniu faz na średnicy kolumny odbywa się automatycznie. Podział wypełnienia na oddzielne warstwy między którymi ma miejsce objętość separacyjna (chodzi tutaj o podział wypełnienia) jest niedostępne dla kolumny pracującej w rezimie emulgacyjnej. (chodzi tutaj zapewne, że nie można dzielić wypełnienia na partycje dla kolumny emulgacyjnej). Wymieniona objętość separacyjna (przerwa między partycjami) zapełnia się przy pracy cieczą, która intensywnie miesza się z parą przy czym cyrkulacyjne strumienie zaczepiają się o graniczne warstwy wypełnienia, zachodzi zmieszanie cieczy z różną koncentracją i tym samym narusza się efekt separacji na określonym odcinku pracy wypełnienia.
Niezbędnym warunkiem dla oporowego sita dla kolumny z zatopionym wypełnieniem jest duża swobodny (efektywny) przekrój , większy, lub równy swobodnemu (efektywnemu) przekrojowi wypełnienia. To jest niezbędne, dlatego, że te kolumny powinny pracować przy maksymalnych obciążeniach pary i cieczy, a niewystarczający swobodny (efektywny) przekrój sita może ograniczyć zdolność przepustową kolumny, to jest naruszyć jej normalną pracę. Dlatego konstrukcja oporowych sit w postaci płaskich płyt z wywierconymi otworami jest nieprawidłowa. Należy stosować konstrukcje sita w postaci rusztu.
Poniżej sita oporowego w kolumnie przewidziano urządzenie dla wprowadzania par i odprowadzania cieczy. Przy dużej średnicy kolumny pary wprowadzane są nie przez jeden, . a przez kilka kołpaków po to, żeby zabezpieczyć dostatecznie równomierne rozdział pary przy wejściu w wypełnioną część kolumny.
Wyprowadzenie cieczy z kolumny i podanie jej do kotła odbywa się przez przetokową rurę w kształcie odwróconej U-rurki, która wyposazona jest w zawór hydrauliczny i urządzenie dla wytworzenia syfonu w górnej części. Przy pracy pod ciśnieniem atmosferycznym górna część przetokowej rury może mieć połączenie z atmosferą. Przy pracy próżniowej gorna część rury przetokowej powinna mieć połączenie z przestrzenią która posiada ciśnienie takie same jak górna część kolumny