1.1. Насадочные контактные устройства

Насадочные колонны являются одним из самых распространённых видов массообменных аппаратов. Насадкой называют слой из контактных элементов определённой формы, обеспечивающей наличие в слое насадки каналов, по которым движутся участвующие в массообмене фазы. Одна из фаз при движении по насадке растекается по поверхности контактных элементов, благодаря этому увеличивается площадь межфазной поверхности. В насадочных колоннах плёнка жидкости стекает по каждому элементу насадки, затем разрушается и вновь образуется на следующем элементе. Таким образом, насадочная колонна работает в плёночном режиме.

Основными характеристиками насадки являются порозностьиудельная поверхность. Порозность насадкиε– это доля свободного объёма в общем объёме насадки. Чем выше порозность насадки, тем легче фазам двигаться через насадку, то есть ниже её гидравлическое сопротивление, что снижает энергетические затраты на движение фаз. Удельная поверхность насадкиaпредставляет собой суммарную площадь поверхности элементов насадки, отнесённую к объёму, занятому насадкой. Чем выше удельная поверхнось насадки, тем больше площадь поверхности контакта фаз в этой насадке и, следовательно, тем эффективнее насадка. Следует учитывать, что площадь поверхности насадки не тождественна площади поверхности контакта фаз. С одной стороны, не вся поверхность насадки трансформируется в межфазную поверхность вследствие неполной смачиваемости поверхности насадки. Здесь под смачиваемостью насадки подразумевается распределение одной из фаз по поверхности насадки в виде плёнки. С другой стороны, межфазная поверхность может образовываться не только плёнкой на поверхности насадки, но и оторванными от поверхности насадки каплями и струями. Порозность и удельная поверхность насадки непосредственно связаны с формой элементов насадки. В общем случае, чем сложнее форма элементов насадки, тем выше эти характеристики. Однако следует учитывать, что сложность формы элементов насадки не должна ухудшать её смачиваемость, а также, значительно повышать стоимость изготовления. Наиболее распространённые виды элементов насадки различной формы представлены на рис. 5-13.

В зависимости от способа укладки элементов насадки в аппарат различают упорядоченные(регулярные) инеупорядоченные(нерегулярные) насадки. Упорядоченная насадка – это насадка, элементы которой правильно уложены, что обеспечивает их лучшую смачиваемость. К регулярным относятся хордовая, кольцевая и блочная насадки. Слой насадки является неупорядоченным, если элементы насадки расположены хаотично, что получается при загрузке насадки в аппарат внавал. Такая насадка при прочих равных условиях обладает меньшей удельной поверхностью, чем упорядоченная, но её проще загружать. Нерегулярные насадки бывают кусковые, кольцевые, седлообразные, пропеллерные и витые (проволочные).