فناوری تولید【موضوع هفتگی】: پرسش و پاسخ درباره مسائل مرتبط با فرآیند تولید (۲۰۱۱-۰۱-۱۷~۲۳)

در توربین‌های تقطیر یا جذب، دو فاز گازی و مایعی در جهت‌های مخالف حرکت می‌کنند. هنگامی که سرعت جریان هر دو فاز کم باشد، حرکت هیچ‌کدام از فازها تحت تأثیر فاز دیگر قرار نمی‌گیرد. با افزایش سرعت جریان، برخی از قطرات مایع به همراه جریان گازی به لایه بالاتری از توربین منتقل می‌شوند و پدیده‌ای به نام حمل قطرات مایع رخ می‌دهد. همچنین، فاز مایع می‌تواند برخی از حباب‌ها را نیز به داخل لوله‌های تخلیه مایع ببرد. این پدیده با افزایش سرعت جریان تشدید می‌شود و در موارد شدید می‌تواند منجر به مسدود شدن مسیرهای جریان و بازگشت مایع درون توربین شود؛ این پدیده را «سرریز مایع» می‌نامند. فراتررفتن از حد، مرز جریان معکوس دو فاز گاز و مایع است. هنگام رخ دادن پرش مایع، تفاوت فشار و سطح مایع در برج نوسان می‌کند: هنگامی که تفاوت فشار در برج به طور ناگهانی افزایش می‌یابد، سطح مایع در پایین برج کاهش می‌یابد ； و هنگامی که تفاوت فشار به طور ناگهانی کاهش می‌یابد، سطح مایع به شدت افزایش می‌یابد ； در همین حال، فشار بر برج نیز دچار نوسان می‌شود ； خلوص محصول کاهش خواهد یافت. اقدامات برای جلوگیری از سرریز شدن مایع: (۱) کنترل نسبت مناسب مایع به گاز (۲) کنترل بار مناسب ； (۳) اطمینان از تمیز بودن مایع و عدم تشکیل حباب در آن ； (۴) اطمینان از تمیزی و عدم وجود آلودگی روی صفحات برج.

در راکتورهای واکنش گاز-مایع با تماس مخالف جریان یا تجهیزات جداسازی انتقال ماده، گاز از پایین به بالا جریان دارد. هنگامی که سرعت جریان گاز به مقداری مشخص می‌رسد، مایع توسط گاز متوقف شده و نمی‌تواند به سمت پایین حرکت کند؛ در نتیجه مقدار مایع روز به روز افزایش یافته و در نهایت از بالای برج سرریز می‌شود. این پدیده را «سرریز مایع» می‌نامند. 　　سرعت گاز یا سرعت فاز متوالی در هنگام بروز لیکوفلاژ، سرعت لیکوفلاژ نامیده می‌شود ； این وضعیت عملیاتی، نقطه فروریختگی مایع نامیده می‌شود. هنگام طراحی دستگاه، باید اطمینان حاصل شود که عملکرد دستگاه منجر به پدیده سرریز مایع نشود. هنگام آغاز فرآیند لیکوفلاوانس، کاهش فشار در برج به‌طور ناگهانی افزایش می‌یابد و راندمان آن به‌شدت کاهش می‌یابد. سپس عملکرد برج مختل شد. عوامل اصلی که منجر به جریان مایع به سمت پایین می‌شوند، عبارتند از:
الف. بازگشت مایع درون لوله‌های تخلیه به سمت صفحات بالاتر: به دلیل مقاومت صفحات بر جریان هوای بالا؛ فشار در بالای صفحات پایینی بیشتر از فشار در بالای صفحات بالاتر است. زمانی که ارتفاع سطح کف مایع درون لوله‌های تخلیه، فشار ساکن لازم برای غلبه بر این تفاوت فشار را فراهم کند، مایع می‌تواند به سمت پایین جریان یابد. هنگامی که جریان مایع ثابت باقی می‌ماند و جریان گاز افزایش می‌یابد، تفاوت فشار بین صفحه پایینی و صفحه بالایی نیز افزایش می‌یابد و سطح مایع در لوله تخلیه نیز بالاتر می‌رود. اگر جریان گاز آنقدر افزایش یابد که مایع در لوله‌های تخلیه به بالای سطح مانع برسد، مایع دیگر نمی‌تواند به سمت پایین جریان یابد؛ بلکه شروع به بازگشت به سمت صفحات بالاتر می‌کند و در نتیجه مایع در آن صفحات تجمع می‌یابد ； هنگام انجام عملیات، مایع به طور مداوم از بیرون به داخل برج تزریق می‌شود و در نهایت کل برج پر از مایع خواهد شد. بدین ترتیب، پرش مایع ایجاد می‌شود. اگر جریان گاز ثابت باشد و جریان مایع افزایش یابد، مقاومت عبور مایع از لوله‌های تخلیه افزایش می‌یابد؛ همچنین لایه مایع روی صفحه ضخیم‌تر می‌شود که منجر به افزایش تفاوت فشار بین بالا و پایین صفحه می‌گردد. این امر باعث افزایش سطح مایع در داخل لوله‌های تخلیه شده و در نتیجه منجر به سرریز مایع می‌شود. 　　ب. حمل بیش از حد کف‌های مایع به لایه بالاتر: کف‌های مایعی که توسط جریان هوا به لایه بالاتر منتقل می‌شوند، می‌توانند ضخامت لایه مایع روی صفحه را افزایش دهند؛ اما در شرایط عادی، این افزایش چندان قابل توجه نیست. در شرایط جریان مشخصی از مایع، اگر جریان گاز تا حدی افزایش یابد، ضخامت لایه مایع به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد (مقدار مایع روی صفحه بیشتر می‌شود و تعداد حباب‌ها نیز افزایش یافته و بزرگ‌تر می‌شوند). کف‌های مایعی که توسط جریان هوا از لایه ضخیم‌شده مایع بیرون کشیده می‌شوند، باعث افزایش بیشتر آن‌ها می‌گردند. این حمل بیش از حد کف‌های مایع، فاصله بین سطح لایه کف‌ها و ته لایه بالاتر را کاهش می‌دهد؛ حمل کف‌های مایع به طور مداوم در حال افزایش است. قطرات بزرگ مایع می‌توانند مستقیماً به لایه بالاتر پاشیده شوند و کف‌های مایع نیز می‌توانند به لایه بالاتر برسند؛ در نهایت، کل برج با مایع پر خواهد شد. 　　از میان این دو دلیل برای ایجاد فرسایش مایع، رایج‌تر آن، حمل بیش از حد کف مایع است.

پاسخ به ۱# shmily327: سرریز مایع، که به آن غرق شدن برج نیز گفته می‌شود، در آن فاز گازی به دلیل تفاوت فشار از پایین به بالا و از لایه به لایه بالا می‌رود، در حالی که فاز مایع به دلیل نیروی گرانش از طریق لوله‌های تخلیه مایع از لایه به لایه جریان می‌یابد. اگر مایع در لوله‌ی تخلیه نتواند به راحتی جریان یابد، مایع در داخل لوله تجمع کرده و از بالای سد سرریز فراتر می‌رود؛ در این حالت، مایع بین دو صفحه به یکدیگر متصل می‌شود. این پدیده را «سرریز مایع» می‌نامند. این یک پدیده غیرطبیعی در عملکرد تخت‌های سرریز است که باعث کاهش شدید کارایی تخت‌ها، نوسان فشار در کولون و کاهش کیفیت جداسازی محصول می‌شود. الف. بازگشت مایع در لوله‌های تخلیه به صفحات بالاتر: به دلیل مقاومت صفحات بر جریان هوای بالا‌رفتنی، فشار در بالای صفحات پایینی بیشتر از فشار در بالای صفحات بالاتر است؛ زمانی که ارتفاع کف مایع در لوله‌های تخلیه، انرژی سکونی لازم برای غلبه بر این تفاوت فشار را فراهم کند، مایع می‌تواند به سمت پایین جریان یابد. هنگامی که جریان مایع ثابت باقی می‌ماند و جریان گاز افزایش می‌یابد، تفاوت فشار بین صفحه پایینی و صفحه بالایی نیز افزایش می‌یابد و سطح مایع در لوله تخلیه نیز بالاتر می‌رود. اگر جریان گاز آنقدر افزایش یابد که مایع در لوله‌های تخلیه به بالای سطح مانع برسد، مایع دیگر نمی‌تواند به سمت پایین جریان یابد؛ بلکه شروع به بازگشت به سمت صفحات بالاتر می‌کند و در نتیجه مایع در آن صفحات تجمع می‌یابد ； هنگام انجام عملیات، مایع به طور مداوم از بیرون به داخل برج تزریق می‌شود و در نهایت کل برج پر از مایع خواهد شد. بدین ترتیب، پرش مایع ایجاد می‌شود. اگر جریان گاز ثابت باشد و جریان مایع افزایش یابد، مقاومت عبور مایع از لوله‌های تخلیه افزایش می‌یابد؛ همچنین لایه مایع روی صفحه ضخیم‌تر می‌شود که منجر به افزایش تفاوت فشار بین بالا و پایین صفحه می‌گردد. این امر باعث افزایش سطح مایع در داخل لوله‌های تخلیه شده و در نتیجه منجر به سرریز مایع می‌شود. 　　 ب. حمل بیش از حد کف‌های مایع به لایه بالاتر: کف‌های مایعی که توسط جریان هوا به لایه بالاتر منتقل می‌شوند، می‌توانند ضخامت لایه مایع روی صفحه را افزایش دهند؛ اما در شرایط عادی، این افزایش چندان قابل توجه نیست. در شرایط جریان مشخصی از مایع، اگر جریان گاز تا حدی افزایش یابد، ضخامت لایه مایع به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد (مقدار مایع روی صفحه بیشتر می‌شود و تعداد حباب‌ها نیز افزایش یافته و بزرگ‌تر می‌شوند). کف‌های مایعی که توسط جریان هوا از لایه ضخیم‌شده مایع بیرون کشیده می‌شوند، باعث افزایش بیشتر آن‌ها می‌گردند. این حمل بیش از حد کف‌های مایع، فاصله بین سطح لایه کف‌ها و ته لایه بالاتر را کاهش می‌دهد؛ حمل کف‌های مایع به طور مداوم در حال افزایش است. قطرات بزرگ مایع می‌توانند مستقیماً به لایه بالاتر پاشیده شوند و کف‌های مایع نیز می‌توانند به لایه بالاتر برسند؛ در نهایت، کل برج با مایع پر خواهد شد. 　　 از میان این دو دلیل برای ایجاد فرسایش مایع، رایج‌تر آن، حمل بیش از حد کف مایع است.

آخرین بار، این پست توسط shmily327 در تاریخ ۲۰۱۱-۱-۱۷ ساعت ۰۸:۵۸ ویرایش شد. ۱. پدیده «فراتر رفتن مایع از حد مجاز»، که به آن «غرق شدن برج» نیز گفته می‌شود، در آن فاز گازی به دلیل تفاوت فشار، از پایین به بالا و از لایه به لایه حرکت می‌کند؛ در حالی که فاز مایع نیز به دلیل نیروی گرانش، از طریق لوله‌های تخلیه مایع، از لایه به لایه جریان می‌یابد. اگر مایع در لوله‌ی تخلیه نتواند به راحتی جریان یابد، مایع در داخل لوله تجمع کرده و از بالای سد سرریز فراتر می‌رود؛ در این حالت، مایع بین دو صفحه به یکدیگر متصل می‌شود. این پدیده را «سرریز مایع» می‌نامند. این یک پدیده غیرطبیعی در عملکرد تخت‌های سرریز است که باعث کاهش شدید کارایی تخت‌ها، نوسان فشار در کولون و کاهش کیفیت جداسازی محصول می‌شود. ۲. عوامل مربوط به استوانه: (۱) بازگشت مایع درون لوله‌های تخلیه به صفحات بالایی استوانه ； 　　(۲) کف مایع اضافی به صفحات بالایی برج منتقل می‌شود. ۳. روش‌های پیشگیری: (۱) تا حد امکان، مساحت مقطع لوله‌های تخلیه مایع را افزایش داد؛ اما این کار باعث کاهش مساحت سوراخ‌های موجود در صفحات برج می‌شود. (۲) بهبود ساختار پلت‌ها، جهت کاهش افت فشار در پلت‌ها. (۳) کنترل میزان بازگشت مایع چندان زیاد نیست.

در توربین‌های تقطیر یا جذب، دو فاز گازی و مایعی در جهت‌های مخالف حرکت می‌کنند. هنگامی که سرعت جریان هر دو فاز کم باشد، حرکت هیچ‌کدام از فازها تحت تأثیر فاز دیگر قرار نمی‌گیرد. با افزایش سرعت جریان، برخی از قطرات مایع به همراه جریان گازی به لایه بالاتری از توربین منتقل می‌شوند و پدیده‌ای به نام حمل قطرات مایع رخ می‌دهد. همچنین، فاز مایع می‌تواند برخی از حباب‌ها را نیز به داخل لوله‌های تخلیه مایع ببرد. این پدیده با افزایش سرعت جریان تشدید می‌شود و در موارد شدید می‌تواند منجر به مسدود شدن مسیرهای جریان و بازگشت مایع درون توربین شود؛ این پدیده را «سرریز مایع» می‌نامند. فراتررفتن از حد، مرز جریان معکوس دو فاز گاز و مایع است. هنگام رخ دادن پرش مایع، تفاوت فشار و سطح مایع در برج نوسان می‌کند: هنگامی که تفاوت فشار در برج به طور ناگهانی افزایش می‌یابد، سطح مایع در پایین برج کاهش می‌یابد ； و هنگامی که تفاوت فشار به طور ناگهانی کاهش می‌یابد، سطح مایع به شدت افزایش می‌یابد ； در همین حال، فشار بر برج نیز دچار نوسان می‌شود ； خلوص محصول کاهش خواهد یافت. اقدامات برای جلوگیری از سرریز شدن مایع: کنترل نسبت مناسب مایع به گاز ； کنترل بار مناسب ； تضمین تمیز بودن مایع و عدم تشکیل حباب‌ها ； تضمین پاکیزگی و عاری بودن تخته‌های برج از آلودگی.

در فازهای گازی و مایعی، جریان یکی از فازها بیش از حد است؛ این امر باعث افزایش کاهش فشار در لایه‌های بالایی و پایینی تخته‌های کولون می‌شود. همچنین، لوله‌های تخلیه مایع نمی‌توانند به خوبی کار کنند و مایع در لایه‌های بالایی تخته‌های کولون تجمع می‌کند. دلیل: ۱. سرعت بخار در نقطه صعود درون برج بیش از حد است و این امر در اثر فراتر رفتن از حداکثر سرعت مجاز گاز رخ می‌دهد. بار فاز مایع بیش از حد است که باعث افزایش تدریجی سطح مایع در لوله سرریز می‌شود؛ به طوری که مایعات لایه‌های بالا و پایین توربینا به یکدیگر متصل شده و عملکرد طبیعی توربینا مختل می‌گردد. ۳. میزان تنظیم بالاست. پدیده: ۱. هنگامی که بار بالایی بر روی بالای برج وجود دارد، سطح مایع در مخزن بازگشت بالا می‌رود و خلوص آن کاهش می‌یابد. ۲. هنگامی که بار فاز مایع زیاد است، سطح مایع در پای برج بالا می‌رود، دما کاهش می‌یابد و برای جوش‌آوری به منبع گرمایی زیادی نیاز است. پیشگیری: ۱. هنگام عملیات، به تعادل مواد و همچنین تعادل فازهای گازی و مایعی و تعادل انرژی توجه کنید. ۲. هنگام کار، به آرامی و با دقت تنظیم کنید.

در راکتورهای واکنش گاز-مایع با تماس مخالف جریان یا تجهیزات جداسازی انتقال ماده، گاز از پایین به بالا جریان دارد. هنگامی که سرعت جریان گاز به مقداری مشخص می‌رسد، مایع توسط گاز متوقف شده و نمی‌تواند به سمت پایین حرکت کند؛ در نتیجه مقدار مایع روز به روز افزایش یافته و در نهایت از بالای برج سرریز می‌شود. این پدیده را «سرریز مایع» می‌نامند. هنگام آغاز فرآیند لیکوفلاوانس، کاهش فشار در برج به‌طور ناگهانی افزایش می‌یابد و راندمان آن به‌شدت کاهش می‌یابد. سپس عملکرد برج مختل شد. عوامل اصلی که منجر به سرریز شدن مایع می‌شوند، عبارتند از:
الف. بازگشت مایع درون لوله‌های تخلیه به لایه‌های بالاتر: به دلیل مقاومت صفحات بر جریان هوای در حال بالا رفتن، فشار در بالای صفحات پایینی بیشتر از فشار در بالای صفحات بالاتر است؛ زمانی که ارتفاع سطح کف مایع درون لوله‌های تخلیه، فشار ساکن لازم برای غلبه بر این تفاوت فشار را فراهم کند، مایع می‌تواند به سمت پایین جریان یابد. هنگامی که جریان مایع ثابت باقی می‌ماند و جریان گاز افزایش می‌یابد، تفاوت فشار بین صفحه پایینی و صفحه بالایی نیز افزایش می‌یابد و سطح مایع در لوله تخلیه نیز بالاتر می‌رود. اگر جریان گاز آنقدر افزایش یابد که مایع در لوله‌های تخلیه به بالای سطح مانع برسد، مایع دیگر نمی‌تواند به سمت پایین جریان یابد؛ بلکه شروع به بازگشت به سمت صفحات بالاتر می‌کند و در نتیجه مایع در آن صفحات تجمع می‌یابد ； هنگام انجام عملیات، مایع به طور مداوم از بیرون به داخل برج تزریق می‌شود و در نهایت کل برج پر از مایع خواهد شد. بدین ترتیب، پرش مایع ایجاد می‌شود. اگر جریان گاز ثابت باشد و جریان مایع افزایش یابد، مقاومت عبور مایع از لوله‌های تخلیه افزایش می‌یابد؛ همچنین لایه مایع روی صفحه ضخیم‌تر می‌شود که منجر به افزایش تفاوت فشار بین بالا و پایین صفحه می‌گردد. این امر باعث افزایش سطح مایع در داخل لوله‌های تخلیه شده و در نتیجه منجر به سرریز مایع می‌شود. 　　ب. حمل بیش از حد کف‌های مایع به لایه بالاتر: کف‌های مایعی که توسط جریان هوا به لایه بالاتر منتقل می‌شوند، می‌توانند ضخامت لایه مایع روی صفحه را افزایش دهند؛ اما در شرایط عادی، این افزایش چندان قابل توجه نیست. در شرایط جریان مشخصی از مایع، اگر جریان گاز تا حدی افزایش یابد، ضخامت لایه مایع به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد (مقدار مایع روی صفحه بیشتر می‌شود و تعداد حباب‌ها نیز افزایش یافته و بزرگ‌تر می‌شوند). کف‌های مایعی که توسط جریان هوا از لایه ضخیم‌شده مایع بیرون کشیده می‌شوند، باعث افزایش بیشتر آن‌ها می‌گردند. این حمل بیش از حد کف‌های مایع، فاصله بین سطح لایه کف‌ها و ته لایه بالاتر را کاهش می‌دهد؛ حمل کف‌های مایع به طور مداوم در حال افزایش است. قطرات بزرگ مایع می‌توانند مستقیماً به لایه بالاتر پاشیده شوند و کف‌های مایع نیز می‌توانند به لایه بالاتر برسند؛ در نهایت، کل برج با مایع پر خواهد شد.

پاسخ به ۱# shmily327: در راکتورهای واکنش گاز-مایع با تماس معکوس یا تجهیزات جداسازی انتقال ماده، گاز از پایین به بالا جریان دارد. هنگامی که سرعت جریان گاز به مقداری مشخص می‌رسد، مایع توسط گاز متوقف شده و نمی‌تواند به سمت پایین حرکت کند؛ در نتیجه مقدار مایع روز به روز افزایش یافته و در نهایت از بالای برج سرریز می‌شود. این پدیده را «سرریز مایع» می‌نامند. عوامل اصلی که منجر به فروریختگی مایع می‌شوند، عبارتند از: الف. بازگشت مایع درون لوله‌های تخلیه به سمت صفحات بالاتر؛ به دلیل مقاومت صفحات بر جریان هوای بالاخره، فشار در بالای صفحات پایینی بیشتر از فشار در بالای صفحات بالاتر است. زمانی که ارتفاع سطح کف مایع درون لوله‌های تخلیه، ارتفاع فشار ساکن مورد نیاز برای غلبه بر این تفاوت فشار را فراهم کند، مایع می‌تواند به سمت پایین جریان یابد. هنگامی که جریان مایع ثابت باقی می‌ماند و جریان گاز افزایش می‌یابد، تفاوت فشار بین صفحه پایینی و صفحه بالایی نیز افزایش می‌یابد و سطح مایع در لوله تخلیه نیز بالاتر می‌رود. اگر جریان گاز آنقدر افزایش یابد که مایع در لوله‌های تخلیه به بالای سطح مانع برسد، مایع دیگر نمی‌تواند به سمت پایین جریان یابد؛ بلکه شروع به بازگشت به سمت صفحات بالاتر می‌کند و در نتیجه مایع در آن صفحات تجمع می‌یابد ； هنگام انجام عملیات، مایع به طور مداوم از بیرون به داخل برج تزریق می‌شود و در نهایت کل برج پر از مایع خواهد شد. بدین ترتیب، پرش مایع ایجاد می‌شود. اگر جریان گاز ثابت باشد و جریان مایع افزایش یابد، مقاومت عبور مایع از لوله‌های تخلیه افزایش می‌یابد؛ همچنین لایه مایع روی صفحه ضخیم‌تر می‌شود که منجر به افزایش تفاوت فشار بین بالا و پایین صفحه می‌گردد. این امر باعث افزایش سطح مایع در داخل لوله‌های تخلیه شده و در نتیجه منجر به سرریز مایع می‌شود. ب. حمل بیش از حد کف‌های مایع به لایه بالاتر: کف‌های مایعی که توسط جریان هوا به لایه بالاتر منتقل می‌شوند، می‌توانند ضخامت لایه مایع روی صفحه را افزایش دهند؛ اما در شرایط عادی، این افزایش چندان قابل توجه نیست. در شرایط جریان مشخصی از مایع، اگر جریان گاز تا حدی افزایش یابد، ضخامت لایه مایع به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد (مقدار مایع روی صفحه بیشتر می‌شود و تعداد حباب‌ها نیز افزایش یافته و بزرگ‌تر می‌شوند). کف‌های مایعی که توسط جریان هوا از لایه ضخیم‌شده مایع بیرون کشیده می‌شوند، باعث افزایش بیشتر آن‌ها می‌گردند. این حمل بیش از حد کف‌های مایع، فاصله بین سطح لایه کف‌ها و ته لایه بالاتر را کاهش می‌دهد؛ حمل کف‌های مایع به طور مداوم در حال افزایش است. قطرات بزرگ مایع می‌توانند مستقیماً به لایه بالاتر پاشیده شوند و کف‌های مایع نیز می‌توانند به لایه بالاتر برسند؛ در نهایت، کل برج با مایع پر خواهد شد.

سرعت بالای جریان گاز در لایه‌های پایینی استوانه، مانع از سرازیر شدن مایعات متراکم‌شده در آن می‌شود؛ در نتیجه حلقه‌ای از مایع در داخل استوانه تشکیل می‌گردد. گاز با عبور از این حلقه مایع، حباب‌های زیادی تولید کرده و مایع را به لایه بالاتری از صفحات استوانه منتقل می‌کند؛ این امر منجر به پدیده «فروریختن مایع» می‌شود. دلیل اصلی، سرعت بالای جریان گاز است.

آخرین بار، این پست توسط slayerstar در تاریخ ۱۸-۱-۲۰۱۱ ساعت ۱۵:۱۰ ویرایش شد. پاسخ شماره ۳: liwei3547؛ افزایش فشار هوا باعث می‌شود مایع نتواند به راحتی به لایه‌های پایین‌تر برسد؛ در نتیجه، مایع از لایه‌های بالاتر سرریز می‌شود!