Жылжымалы тұтқамалы аппарат

Жылжымалы тұтқамалы (ЖТ) аппараттар фазалардың қозғалысы кезіндегі фазааралық бет қалыптасушы аппараттарға жатады. Аппараттағы әрекеттесуші фазалардың қозғалыс бағытын ұйымдастыру бойынша фазалардың айқасқан қозғалысындағы, қарама-қарсы қозғалысындағы және көтеріле бағыттас ағынды болып түрленеді.

Мұндағы тұтқаның қозғалу сипаты аппараттағы гидродинамикалық жағдайға өзгеріс енгізеді.

Қолданылып келе жатқан ЖТ аппараттарды ондағы тұтқаманың қозғалу бағыты және сипаты бойынша топтастырылған жөн және де келесідегідей топтастырған жөн:

- Жалған сұйылу қабатындағы тұтқамалық аппараттар;

- Бұрқақтаушы тұтқамалы аппараттар;

- Айналмалы және циркуляциялаушы тұтқамалы аппараттар;

- Жүйелі жылжымалы тұтқамалы аппараттар;

- Қиыстырылған ЖТ аппаратар.

Қарастырылып отырған ЖТ аппараттардың арасында жүйелі жылжымалы тұтқамалы аппараттар классы ерекше назарға ие. Мұндай аппараттарда тұтқамалы аппараттың жұмысшы көлемінің биіктігі мен қимасы бойынша жүйелі орналастырылған және де мұнда газ бен сұйықтың құйынды әрекеттесуін қолданады. Тұтқамалардың бұлай жүйеліорналасуы жұмыс аумағының ұзынабойғы-көлденең секциялану принципін қолдануға мүмкіндік береді. Мұндай аппаратта қолданылатын тұтқамалар түрлі геометриялық пішінде болады және де бұл тұтқамалық денелерді қалыптасырушы құйын сипатына қарай құйынды және бейсимметриялы құйынды деп түрлендіруге болады. Бірінші топтағы денелерге түзілу периодтты құйынды жақсы ағын өтудегі денелерді (шар, конус, тамшы түріндегі), ал екінші топ денелеріне периодты және жартылай периодты құйын түзетін нашар ағын өтудегі призмалық денелерді жатқызуға болады (дөңгелек, квадратты, үшбұрышты, х-тәріздес және т.б.).

ЖЖТ аппараттардың топтастырылу сұлбасы 1-суретте келтірілген. Бұл пішіндегі тұтқамалық денелер ағынды қозғалысының сипатына түрліше әсер етеді. Құйынды қозғалыс, тұтқамалы дененің діріліменен және айналуыменен күрделенген құйынды және құйынның қалыптасу аймағында ағынның жергілікті жиырылуындағы.

ЖЖТ аппараттағы газсұйықты ағынның қалыптасатын құйынды құрылымы жылумассаалмасу процесінің елеулі қарқындылығын арттыратын жоғары дамыған фазааралық бетті құруға мүмкіндік береді. Қарастырылып отырған жүйелі жылжымалы тұтқамалы аппараттардың конструкцияны жасалған талдаулар мұндай аппараттардың жылумассаалмасу және шаңұстау процесстеріндегі қолдану перспективтілігін сипаттайды.

2-суретте түрлі тұтқамалық элементтер конструкциялары мен аппараттың жалпы көрінісі бейнеленген: а) шартәріздес; б) пластиналық; в) цилиндрлік; г) квадраттық; д) х-тәріздес; е) үшбұрышты көлденең қимадағы.

Жүйелі тұтқамалыаппараттар қаңқадан 1, төменгі түптен 2, конустық қақпақтан 3, ағындарды беру және әкетуге арналған 4 және 5 патрубкалардан, сұйықты беруші себелеткіштен 6 және оны төгуге арналған келтеқұбырдан 7, тіректі-таратқыш тордан 8, тұтқамалы элементті 9 сым 11. Себелеткіштер шашыратқыш саңылаулы 10 және тұтқыш элементтермен жабдықталған.

Тұтқамалы аппарат келесідегідей жұмыс істейді. Тазалауға келген газ ағыны, келтеқұбыр 4 арқылы беріледі де, төменгі тіректі-таратқыш тордан 8 өте отырып, себелеткіш 6 арқылы берілген сұйықпенен әрекетке түседі. Әрекеттесу сымға 11 тізілген тұтқамалық элементті 9 көлемінде жүреді. Жұмысшы аймақ қаңқамен және екі тіректі-таратқыш торларменен 8 шектелген. Сұйықпен әрекеттескен соң газ ағыны 5 келтеқұбыр арқылы тыс шығарылады да, қолданылған сұйық келтеқұбыр арқылы тыс шығарылады.

1-қаңқа; 2-түп; 3-қақпақ; 4 және 5- газдың кірер және шығар патрубкалары; 6- себелеткіш; 7- сұйықты төгу келтеқұбыры; 8- тіректі-тарату торы; 9- тұтқамалық элемент; 10- саңылауланған құбыр; 11- сым.

2-сурет. Классикалық құйынды құрылымдағы жүйелі тұтқамалар консрукциялары.

Сымда 11 орналастырылған тұтқамалық денелерді 9 газ ағынымен ағып өту барысында себелеткіш 6 арқылы берілген сұйықты құраушылары ұсақтайды. Тұтқамалы денелерді белгілі адымменен орналастыра отырып, бір мезгілді құйын түзілу тәртібіне қол жеткізуге болады. Мұнда құйынның түзілу уақыты оның төменгі тұтқамалы денелер қабатынан жоғарғысына қолдану уақытыменен сәйкес келеді. Құйындардың бір-бірін толықтыруы олардың қуатының артуына алып келеді. Ал бұл сұйықты ұсақтауға үлкен жұмыс жасайды. Осының арқасында дамыған фазааралық бетке қол жеткізуге болады.

Мұнда тұтқамалық денелердің геометриялық пішіні құйынның түзілу және үзілу механизімін анықтайды. Алдын айтылғандай тұтқамалық денеден келетін, мәселен шартәріздес денелерден соң (2,а-сурет) симметриялық құйындар қалыптасады, ал призмалық тұтқамалық денелерден соң (2,б-е суреттер) бейсимметриялық құйындар түзіледі.

Сонымен қатар жұмысы дірілмен күрделенген жүйелі жылжымалы тұтқамалы құйынды құрылымдық аппараттарда жылумассаалмасу және шаңтазалау техникасында кеңінен қолданыс тапты. Мұндай аппараттарды абсорбция, газды суыту және шаңтазалау процесінің жоғары тиімділігіне тұтқама элементтің құйынтүзідегі бірмезеттілігі мен оның босұштарының автотербелісті қозғалысының есебінен қол жеткізуге болады. 3-суретте мұндай аппараттардың жалпы көрінісі бейнеленген.

1-қаңқа; 2 және 3- газды беру және әкету келтеқұбырлары; 4- себелеуші сұйықты беру келтеқұбыры; 5- өңделген сұйықты төгу келтеқұбыры; 6- тіректі-тарату торы; 7- сым; 8- тұтқамалық элемент; 9- жүкшелер.

4-сурет. Дірілді тұтқамалық аппараттар.

Тұтқамалық денелер қырларынан құйынның үзілісі олардың ұштарының автотербелісті қозғалысын туындайды, ал бұл өздігіне пленканың ағып түсу жылдамдығын үдетеді, сұйық пленкасының қалыңдығын жұқартып, тым майда тамшының қалыптасуына алып келеді. Нәтижесінде фазаралық беттің ұлғаюына және процестің тиімділігінің артуына алып келеді.

Жүйелі пластиналы дірілді тұтқамалы аппараттың басқа конструкциясы 5-суретте келтіріледі. Бұл аппараттардағы тұтқамалық элементтер серпімді қасиеттегі материалдан дайындалуға қажет және де ортаның агрессивті әсеріне төтеп бере алуы тиіс. Пластиналардың тербелу жиілігі мен амплитудасының токсиалды мәніне пластина участкесінің жанасу енінің оның бос ұшының еніне қатынасы 0,5 болған жағдайда жеткізуге болады және де атқарылушы процестің қарқындылығының артуына елеулі әсер етеді. Пластина пішіні сұйықтың тұтқама бетімен қозғалу жағдайын, түзілуші құйынның пішінін, олардың түзілу жиілігін, сонымен қатар тік бағыттағы орналасу адымын анықтайды.

1-қаңқа; 2 және 3- газды беру және әкету келтеқұбырлары; 4- себелеуші сұйықты беру келтеқұбыры; 5- қолданылған сұйықты төгу келтеқұбыры; 6- тіректі-тарату торы; 7- сым; 8- тұтқамалық элементтер.

5-сурет. Дірілдеуші пластиналық тұтқамалық аппарат.

6-суретте дірілді спиральді тұтқамалы аппарат конструкциясы келтірілген. Мұндай тұтқамаларды газ ағыныменен ағып өту барысында себеленуші сұйықты ұсақтаушы құйындардың түзілуі мен үзілуі орын алады. Тұтқамалы элементтерді модельдік қимасы өлшемдерін 1÷4 адыммен орналастыра отырып бірмезетті құйынтүзілу тәртібіне қол жеткізуге болады. Сонымен қатар құйынның үзілуі спираль орамдарының екпіндемесі қозғалысына алып келеді. Нәтижесінде беті бойынша ағып түсуші сұйық пленкасы толқынды қозғалысқа ие бола отырып ағып түсу жылдамдығы артады. Сұйық пленкасының тамшыға шағылу механизмі қарқындайды. Сонымен қатар құйынды ағынның динамикалық тегеурінінің ықпалыменен сұйық пленкасы бұйраттарынан артық тамшылары үзіліп алынады. Мұндай бірнеше рет сұйықтың ұсақталуы фазааралық бетінің өсуіне алып келеді де, процестің қарқындылығына елеулі әсер етеді.

Спираль енін оның қалыңдығына қатынасын етіп дайындау барысында (мұнда -орам ені, - пластина қалыңдығы) екпіндеу жиілігінің тиімді мәніне қол жеткізуге болады, сәйкесінше процестің жоғары тиімділігіне қол жеткіземіз. Орамдар енінің пластина қалыңдығына қатынасы

аз болғанда орам бетіндегі сұйықтың пленка түрінде таралуы минималдыға дейін қысқарады. Аппаратта ірі тамшылар конгломераттары басым болады, ал бұл тиімділіктің төмендеуіне әкеледі. Орам енінің пластина қалыңдығына қатынасы 10 үлкен болғанда үгілген құйынның көтеру күші спиральді конусты екпіндеуші қозғалысқа келтіруге жеткіліксіз. Нәтижесінде құрылғының жалпы тиімділігінің қосымша құрайшылары әлсірейді және де тұтқама кәдімгі жүйелі жылжымалы тұтқама түрінде қалады.

1-қаңқа; 2 және 3- газды беру және әкету келтеқұбырлары; 4- себелеуші сұйықты беру келтеқұбыры; 5- қолданылған сұйықты төгу келтеқұбыры; 6- тіректі-тарату торы; 7- сым; 8- тұтқамалық денелер.

6-сурет. Дірілдеуші спиральді тұтқамалық аппарат.

Спиральді айнымалы енді дайындаған жағдайда, жотасынан табанына дейін, спиральдік конустық екпіндеу жиілігін реттеуге болады. Егер орамдар ені жотасынан табанына дейн ұдайы кішірейсе, ең үлкен екпіндеуші орам, бұл конус табанындағы конустар. Бұл кезде жотадағы орамдар, сұйықтың пленкалы ағысын қалыптастыруға қызмет етсе, ал төменгісі оның қарқынды ұсақталуына қызмет етеді. Бұл орам ені жотадан конус табанына дейін бірте-бірте жуандайтын болса, тұтқамалы элементтің барлық орамдары қарқынды екпіндейді. Екпіндеу газдық енусіз жылдамдық торында басталады.

Спиральді конусты табаныменен төмен орналастыру ормадарда тұнған сұйық төмен қарай спиральдің өсуші диаметрі бойынша ағып түседі де, оның қалыңдығы қозғалуына қарай жұқарады. Және керісінше, табаныменен жоғары қарай орналастырғанда, спиральдің диаметрінің кішіреюіменен ағып түсуші пленка қалыңдығы өседі. Бірінші жағдайда шағылушы тамшы диаметрі, екіншідегіге қарағанда анағұрлым кіші. Дегеніменде екінші жағдайда гидравликалық кедергі елеулі аз.

Лекция