برجهای پر در مقایسه با هر برج سینی دار تناسب قطرهای کم(in24 یا کمتر)،فشار کم،تاخیرکوتاه،و زمانیکه ساختمان پلاستیکی یاسرامیکی موردنیاز است هستند. موارد نامطلوب استفاده از پرکن ها ،برجهای باقطر زیاد هستند. مخصوصا آن برجهایی که مقدار مایع موجود در آنها و بخار زیاد است،به دلیل مشکلات توزیع مایع و مواقعی که زمان برگشتی سریع موردنیاز است در برجهای بزرگ ،پرکن تصادفی ممکن است بیش از 2 برابر سینی های غربالی یا دریچه ای هزینه بردارد.
عمق پرکن بدون نگهدارنده های میانی،به خاطر خاصیت دفرمه شدن آن محدود می شود. ساختمان فلزی محدود به عمقft25-20 و پلاستیکی تا عمق ft15-10 برای بستر(لایه های) عمیقتر و در پس روی جریانهای کناری یا نقاط تغذیه از نگهدارنده های میانی و توزیع کننده های مجدد مایع استفاده می شود. توزیع کننده های مجدد،بری حلقه های Rasching هر 3-5/2 قطر برج و برای حلقه های Pall هر 10- 5 قطر برج لازم اندو حد اقل در فواصل ft20 .
انواع مختلف تعبیه شده های داخلی برجهای پر در شکل 35-13 نشان داده شده اند. که اجزای آن یک به یک شرح داده خواهدشد.
- یک ستون نمونه است که نشان دهنده ارتباطات ورودی و خروجی و بعضی از قسمتهای درونی است.
- یک دسته نگهدارنده (حائل) پرکن و توزیع کننده مجدد است که همچنین می تواند به عنوان مخزنی برای آب بازپس گشته از برج ،عمل کند.
- یک توزیع کننده کامل است که برای دبی مایع تا2 گالن در دقیقه/فوت مکعب برای برجهای با ارتفاع 2 متر و قطر بیشتر مناسب است که می توانند از سرامیک یا پلاستیک ساخته شوند.
- نمونه ای از یک توزیع کننده لوله ای سوراخ داراست که در شکلهای گوناگونی وجود داردو مؤثرترین نوع خود در دبی های مختلف مایع است. در برجهای بزرگ و هنگامیکه توزیع بسیار ضروری می باشد، در این نوع توزیع کننده به جای استفاده از سوراخ افشانک (نازل) استفاده می شود.
- روزت(توزیع کننده گل شکل) یک ابزار توزیع مجدد است که در برجهای با قطر کم ،توزیع مناسب را فراهم می کند این ابزار مایعی را که تمایل رفتن به سمت دیواره های برج را دارد از دیواره ها دور می کند .
- یک صفحه نگهدارنده و غربال کننده است که برای نگه داشتن پر کنهای با دانسیته پایین و در محل و همچنین برای جلوگیری از شکستن پرکنهای شکننده ،مثل پرکن های از جنس کربن بر اثراشکالات مکانیکی در بالای بستر بکار می رود .
انواع پرکن
طبقه بندی پرکن برای بخار ،مایع در تماس ، شامل یکی از دو نوع پر کن 1-تصادفی و 2- قالب بندی شده یا منظم است .
پرکن تصادفی برای سازه های کوچک و توخالی با سطح زیاد در واحد حجم است که بطور تصادفی درظروف پر می شوند . پرکن منظم ممکن است لایه هایی از حلقه ها یا شبکه های بزرگی باشند اما عموماً از فلز گسترده (صفحه فلزی)یا صفحه هاس سیمی بافته شده اند که بصورت لایه یا شبکه های مارپیچ بر روی هم انباشت می شوند .
حلقه Rasching اولین و رایج ترین نوع پرکن تصادفی است که استوانه های توخالی از جنس سرامیک ،پلاستیک و یا فلز است. از نظر اقتصادی آنها جایگزین سنگ خرد شده بودند که اغلب در گذشته بکار می رفت. حلقه های Rasching بخاطر سادگی آن و بخاطر اینکه زودتر به بازار آمده اند کاملاً شناخته شده اند و اطلاعات زیادی در مورد کارکرد آنها بدست آمده است. که تا کنون مفید و قابل استفاده بوده است مثلاًدر تعریف و کارایی حدود پایینی بهره انتقال جرم که با پرکن های پیشرفته قابل دستیابی است .
چندین نوع حلقه در شکل 36-13 نشان داده شده است این حلقه ها در انواع مختلفی از نظر ساختار داخلی و اصلاحات سطح آن ساخته می شود. حلقه های Pall ساخته شده از فلز یا پلاستیک احتمالاً رایجترین نوع پرکن ها هستند . یک سازنده با آرم تجاری Hy-Pak دیواره ها را موجدارساخته و تغییرات بیشتری نسبت به طراحیهای استانداردانجام داده که در شکل نشان داده شده است. حلقه های اب پاش کوچک که ارتفاعشان کمتر از قطرشان است، در مقایسه با برخی حلقه های Pall بسیار کارامدتر به نظر می رسند. پرکن های زینی شکل به خاطر سطح بزرگتر و هیدرو دینامیک پیشرفته ترشان بسیار کار آمد تر هستند . در ساختمان پلاستیکی(شکلh 36-13) پرکن های زینی شکل دارای سوراخها و برآمدگیهای زیادی هستندتا سطح مخصوص افزایش پیدا کند هنگامیکه ساختمان سرامیکی نیاز باشد ، پرکنهای زینی شکل نوع ارجح پرکن هستند. تحقیقی در مورد کارآمدی بسترهای پرشده درجدول 13-13 موجود است.
هرگاه که ممکن باشد نسبت قطرهای برج و قطر پرکن باید از 15 تجاوز کند به عنوان یک راهنمای کلی in1 پرکن برای دبی های گاز در حدود cfm 500 و in2 برای دبی گاز cfm2000 یا بیشتر استفاده می شود.
پرکن منظم بخصوص در سیستم خلا که افت فشارها باید پایین نگه داشته شود استفاده می شود. به دلیل ساختار باز و سطح مخصوص زیاد پرکن منظم، بخش کننده نیروی گریز از مرکز HIGEE موجود در شکل 14-13 از پرکن نظام ند به شکل تور سیمی استفاده می کند.
نهایتاً اینکه انتخاب پرکن بر اساس افت فشار و بهره انتقال جرم است. از آنجاییکه پرکن هر سازنده ای در جزئیات فرق می کند، فقط داده های افت فشار مربوط به سازنده باید استفاده شود چند گونه ازین داده ها در شکل 37-13 و 38-13 موجود است. بهـــره انتقال جرم در بخش بعدی بحث شده است.
پدیده طغیان و تجمع های مجاز:
محدودیت اصلی کارکرد در عملکرد بسترهای پرشده، حمله و آغاز پدیده طغیان است . سپس منجر به تمایل شکافها به پر شدن با مایع می شود و جریان مناسب گاز غیر ممکن می شود و افت فشار سریعاً شروع به افزایش می کند. رابطه کلاسیک برای نقطه طغیان ، بر اساس رابطه شوود و لوبو است. که در شکل 36-13 نمایش داده شده است.
در حقیقت پراکندگی بیشتری وجود دارد و خیلی از انواع جدیددیگرپرکن مشمول نشده اند. با وجود این یک استاندارد نسبتاً خوب برای کاربرد در طراحی برای دبی جریان در حدود 80-70 درصد جوابی که از رابطه گرفته می شود می باشد. در موردی که مایع از نوع کف کننده باشد، فاکتور 40 درصد ازنرخ طغیان خواهد بود . یا اینکه یک روشی برای حذف کف پیدا می شود. رابطه اکرت(شکل37-13)
توزیع مایع
برجهای پر:
انواع پرکن
پدیده طغیان و تجمع های مجاز:
سینی ها:
عملکرد برج پر به سه شیوه:
برجهای پر:
استخراج و پالایش
a)حلقه Rasching
b)حلقه تقسیم کننده یا کم کننده
c)حلقه پیچشی دوبل
d)حلقه فلـــزی Pall
e)حلقه پلاستیکی Pall
f)پرکن زینی شکل سرامیکی Berl (ساخت شرکت Maurice A.Knight)
g)پرکن زینی شکل سرامیکی intalox (شرکتnorton)
h)پرکن زینی شکل پلاستیکی intalox(شرکتnorton)
i)پرکن زینی شکل فلزی intalox(شرکتnorton)
j)Tellerette(فنرمارپیچ) (شرکتchem-pro)
k)Tripakپلاستیکی(شرکت polymer-piping)
l)Tripakفلزی (شرکتpolyme-piping and metals)
m)شبکه چوبی
n)بخشی کامل از پرکن فلزی گسترده شده
o)بخشی کامل از پرکن فلزی گسترده شده که بطور یک در میان در زوایای قائمه قرار می گیرد(شرکتdenholmr)
p)پرکن منظم gem(شرکت Glitsch)
شامل 96 صفحه فایل word
