Что такое хорошо и что такое плохо

26.06.19

Массообменная насадка — основной элемент ректификационной колонны.
Именно от насадки зависят такие важные характеристики, как эффективность и производительность.
И спирально-призматическая насадка — одна из лучших по этим параметрам.
Если она качественная, конечно.
Как отличить качественную насадку от некачественной, тем более, что на взгляд они почти одинаковые?
Для этого надо понять как работает массообменная насадка.
Теоретически всё просто: флегма течёт вниз, растекаясь по насадке и смачивая её.
Пар поднимается вверх, соприкасаясь с плёнкой жидкости на элементах насадки.
На границе раздела фаз происходит массообмен.

Производительность колонны определяется максимальным количеством флегмы, которую колонна может пропустить через себя при соответствующем встречном потоке пара. Поток пара можно повышать неограниченно, увеличивая нагрев, но флегма стекает под собственным весом и ускорить её движение принудительно нельзя, можно только помочь ей в этом, увеличивая площадь, через которую флегма может (и будет) стекать.
В насадочной колонне флегма стекает сквозь насадку через поры этой насадки и по внешней поверхности насадки. Чем меньше поры — тем больше флегмы будет стекать по внешней поверхности и тем сильнее свойства этой насадки будут приближаться к свойствам колец Рашига аналогичного размера. В настоящее время эффективность колец Рашига принимают за условный ноль, менее эффективные насадки не используются.

Стрелками показаны поры насадки.
Характеристика, показывающая общую площадь пор в единице объёма насадки называется порозностью, имеет размерность м2/м3

1

2

3

Картинка 2 — смещение витков 20 градусов, радиус закругления 0,5 мм.

Картинка 3 — смещение 20 градусов, радиус закругления 0,05 мм.

Пропорции в рисунках соблюдены; они соответствуют насадке размером 3,5 мм. из проволоки диаметром 0,2 мм.

Вывод очевиден — чем больше смещение витков и чем меньше радиус закругления — тем больше порозность и, соответственно, производительность колонны. К вопросу сравнительной оценки свойств разных насадок мы ещё вернёмся (этой теме будет посвящено несколько статей с практическими примерами), здесь только теоретические основы.

Радиус сильнее влияет на порозность, но ребро оправки, которое этот радиус делает — самая нагруженная и потому самая изнашиваемая деталь. Даже закалённая сталь имеет твёрдость не сильно выше твёрдости нержавейки, рёбра оправки довольно быстро изнашиваются — теряют остроту и закругляются. Результат на картинки ниже: 

Но, что удивительно, продавец предлагает свой продукт в полной уверенности в его высоком качестве — она же спиральная и призматическая, что, конечно, правда. Но не вся. 
А почему, кстати, эта насадка имеет такое название?

Наиболее точно форму элемента насадки определяет математическая абстракция — призма, завёрнутая в спираль.

Но в спираль навитая на оправку проволочная призма разворачивается под действием собственной упругости. И для того, что бы витки спирали развернулись как можно сильнее необходим сильный предварительный натяг проволоки, на грани её разрыва.
На первый взгляд это не проблема — любое препятствие на пути движения проволоки увеличивает её натяг. Но только на первый — движущаяся проволока как ленточная пила достаточно быстро пропилит канавку в любом материале и её натяжение уменьшится. Обеспечение стабильного постоянного натяжения проволоки технически очень непростая задача.

Примечание: некоторые продавцы указывают удельную поверхность — не обманывайтесь: это всего лишь удельная поверхность проволоки, из которой изготовлена насадка. Это не массообменная поверхность.

Комментарии
Greggcyday
14.10.19

Интересно!

Добавить комментарий

Связаться с нами