填料支承板
土木工程名词
填料塔除了主体传质元件—填料外,尚有填料支承板、床层限位器、液体分配器、液体收集及再分配装置等辅助内件,它们与填料共同构成一个完整的填料塔,其作用都是促进气液的均匀分布及良好接触,以便填料塔发挥出最大的生产能力和最高的效率。
产品介绍
早期使用的开孔平板,其开孔率仅10%~25%,气液逆流通过时,会在板上积聚一定高度的液层(如图1中a),导致气液相互夹带,促使塔过早地在支承区发生液泛,进面向上延伸到整个填料层,破坏了全塔的正常操作。
确定填料支承板开孔面积的原则是,支承板开孔率必须大于填料层孔隙率,否则在支承区易构成“瓶颈”区,降低了整个填料塔的极限负荷。现代填料支承板的开孔面积通常占塔横截面积的70%~100% ,开孔面积与结构、材质、塔径等有关;某些材质为陶瓷、碳钢、塑料制作的通用型支承板,开孔率也有小于65%的。金属支承板开孔率的下限值是80%,最好大到100%。
为防止填料从开口漏出,支承板开口尺寸必须小于填料颗粒。且所有开口需均匀分布。圆孔直径为12.5mm,在支承板上加盖线网的办法是不可取的,有实践证明它会促进支承区液泛的产生,较好的方法是在支承板上先整齐排列高度约300mm尺寸较大的填料,面后再堆积小填料。但绝不能将大填料散堆,以免大小填料混合面降低了孔除率。
支承板的材质应很好选择,结构和强度设计十分重要。一般讲所选材质的耐腐蚀能力应该比填料层更强,如有时尽管塔填料可用碳钢,但支层板必须用不锈钢。因为即使是局部腐蚀也会降低板的支承强度,一旦形成空洞还会漏下填料。当塔内可能产生压力脉动时,承受冲击载荷是强度设计中要考虑的主要问题。对于易结焦的物料,在支承板底部排除滴流是非常重要的,因为滴下的液体会星“钟乳石”状悬挂于底部。此外,不支承板还应满足一般的经济技术要求,如材料省、重量轻、结构简单且有利于气、液的均布、安装维修方便等。
功能
填料支承板必须具备下列功能:
1、可靠地承受施加于其上的各种负荷;
2、确保气、液流畅通无阻;
3、防止填料颗粒或碎片从板的开孔处漏出。
因此,它不仅要有足够的机械强度,而且开孔率要高,开孔尺寸不能太大。支承板承受的载荷随床层结构和操作工况而异。液泛状态床层对支承板施加了最大的作用力,塔内可能产生的操作压力脉动亦会形成冲击力,此外其他内构件如填料压板、液体再分布器等也可能有些额外载荷。设计者需根据操作工况对诸因素作认真分析,尽可能准确地按最危险情况计算总载荷,进行结构和强度设计。
气全喷射式
气体喷射式填料支承板又称梁型气体喷射式填料支承板,是一种可根据塔径大小由-一定
单元数开孔波纹板组合而成的综合性能优良的散装填料支承板,其结构如图2所示,可用金属(a)、塑料(b)、陶瓷(c)等材料制作。
1、支承板具有以下优点:
(1)结构合理:它是一种立体结构的支承板,故开孔面积不受塔截面积的限制,对于通用设计的金属和塑料材质的这类支承板,开孔率多在100%左右,陶瓷开孔率较小,通常约50%或稍大;波纹结构增大了支承板的强度和刚度,其底部所需支承梁的数目可大为减少,据称所需支承梁数仅为其他类型的1/2到1/3;由单元组成的支承板,单元间的连接十分方便,可使用塔径范围实际上不受到限制,对大塔尤宜。
2、流体力学性能优良:气、液分流,气体从波的两侧面向上流出,液体集中到波谷流下,这就是避免了气液间的相互夹带,同时有利于气体均布和混合;允许气、液通量大,可承受液体喷淋密度高达120~240m3/(m2·h),正常操作时压降在62Pa以下,高负荷亦不过200Pa。
3、填料颗粒或碎片不易堵塞孔口。
4、材料省、重量轻,安装维修方便。
格栅式
格栅式支承板是由一定数量栅条平行排列而成,为便于安装和使用常将栅条分组连接拼接成格栅块,再成块安装于支承面上,块的宽度宜小于人孔直径,以便从人孔送入塔内,塔径较大时栅条必须分段。图3表示由两段、16块组成的格栅式支承板,板搁置于其底部的支承环和中心支承梁上。
格栅式支承板最适合于规整填料的支承,一般而言其造价要较气体喷射式低,空隙率也比较大。陶瓷材质,空隙率可高达70%;金属在95%~97%范围。
对于散装填料,使用格栅式支承板存在如下弊病,故不甚合适。首先,开孔区易被填料颗粒或碎片堵塞,甚至构成塔的“瓶颈”,降低了生产能力。对于陶瓷填料,补救的办法是在格栅上整齐堆放1到2层尺寸较大(100~150mm)的十字环或格栅块。这样就提高了支承区的空隙率,同时可防止填料碎片掉下,造成堵塞。堆放时,环或格栅块间必须紧密相靠,防止松动,最好使用格栅块,因开孔面积较大,且易于安装。
此法的另一好处是防止残渣沉积于底部,且便于塔的清洗。其次,小尺寸填料使用格栅式支承板时,栅条间的距离必定很小,故空隙率也很小,支承区更容易被堵塞。故这种支承板不宜于支承小填料,最好用以支承公称直径不小于38mm或更大的填料。最后,这种支承板较之气体喷射式,填料更容易从空隙处漏下,特别对于环形填料,因相互间不会咬合在一起,更有此弊病。支承塑料填料时,要避免栅条边缘做成锐角,因为填料受压后会被挤入开口区并被锐边所切割,进而堵塞支承板。这种毛病,在操作温度较高时更易产生。
参考资料
最新修订时间:2023-03-09 20:15
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