Коэффициент гидравлического сопротивления сухой тарелки

Коэффициент истечения жидкости

.

Доля площади тарелки, занятая стекающей жидкостью.

.

Рабочее относительное сечение тарелки

%.

Минимально допустимая скорость газа в свободном сечении колонны

м/с.

Максимально допустимая скорость газа в свободном сечении колонны

м/с;

;

.

Примем новое значение t = 0,01 и f₃ = 26%. Тогда

; ; ; ;

%; м/с; м/с.

Увеличим диаметр колонны. Пример D = 2 м, t = 0,016 м и f₃ = 19%. При этом

; ; ; ; f₅ = 15,2 %;

м/с; м/с.

Скорость газа в колонне при D = 2 м

м/с.

Тогда

м/с > ;

м/с < .

Фактор нагрузки по пару

кг^0,5/(м^0,5с).

Коэффициент неоднородности поля статических давлений

.

Гидравлическое сопротивление тарелки

Па;

P < P_д.

Гидравлическое сопротивление столба светлой жидкости

Па.

Высота слоя светлой жидкости

м.

Высота слоя сепарационного пространства

м; .

Межтарельчатый унос жидкости

; e < 0,1.

Расчет окончен.

Пример 8.Гидравлический расчет жалюзийно-клапанной тарелки.

Давление в колонне 0,1175 МПа. Температура орошающей жидкости (флегмы) = 35 °С.

Исходные данные:

Объемный расход пара, м³/с,

- в верхней части колонны = 1,73,

- в нижней части колонны = 1,68.

Объемный расход жидкости, м³/с,

- в верхней части колонны = 0,0051,

- в нижней части колонны = 0,0091.

Плотность пара, кг/м³,

- в верхней части колонны = 3,179,

- в нижней части колонны = 3,368.

Плотность жидкости, кг/м³,

- в верхней части колонны = 793,58,

- в нижней части колонны = 774,21.

Массовый расход пара, кг/с,

- в верхней части колонны G = 5,5,

- в нижней части колонны G = 5,66.

Массовый расход жидкости, кг/с,

- в верхней части колонны L = 4,05,

- в нижней части колонны L = 7,05.

Величину исходной глубины барботажа выбираем из табл. 4.40, = 0,05 м. Расстояние между тарелками выбираем Н = 0,45 м, и последующим расчетом проверяем правильность принятого значения .

Расчет диаметра колонны. Допустимая скорость пара в колонне, м/с, в верхней части

,

в нижней части

.

Значение допустимого фактора нагрузки по пару принимаем равным 2,85 кг^0,5/(м^0,5с) (табл. 11).

Таблица 11.

Значения допустимого фактора паровой нагрузки , кг^0,5/(м^0,5с)

Расчетный диаметр верхней части колонны, м:

,

нижней части колонны

.

В соответствии со стандартным рядом принимают диаметр колонны D = 1,2 м.

Скорость пара в верхней части колонны, м/с:

(1,13 - площадь сечения колонны , м²), в нижней части колонны

.

Фактор нагрузки по пару, кг^0,5/(м^0,5с), в верхней части колонны

,

в нижней части колонны

.

Таким образом, фактор нагрузки по пару F не превышает допустимого.

Величина периметра слива l₂ и относительное свободное сечение перелива S₂ выбирают по табл. 4.38:

l₂ = 0,72 м; S₂ = 5,3%.

Относительное свободное сечение тарелки и количество жалюзийно-клапанных элементов KL выбирают по табл 4.32:

f₃ = 11,5; KL = 24.

Количество рядов жалюзийных элементов n = 5, расстояние от входного порога до отбойника l₃ = 0,86 м.

Объемная нагрузка по жидкости на периметр слива, м³/(мс) в верхней части колонны

,

в нижней части колонны

.

Таким образом, , не превышает допустимого (0,035 м³/(мс))

Относительное рабочее сечение тарелки:

.

Нагрузка по жидкости на единицу площади тарелки, м³/(мс) для верхней части колонны

,

для нижней части колонны

.

Высоту сливного порога принимаем равной величине исходной глубины барботажа м = h₇.

Минимально допустимая скорость пара в свободном сечении колонны, м/с, для верхней части колонны

,

для нижней части колонны

.

Заключительными этапами гидравлического расчета колонны являются, определение гидравлического сопротивления колонны и проверка правильности выбранного расстояния между тарелками по величине межтарельчатого уноса жидкости е. Для расчета гидравлического сопротивления колонны можно воспользоваться широко распространенной методикой с определением потери напора на сухой тарелке и в слое жидкости, пренебрегая потерей напора от сил поверхностного натяжения жидкости.

Расчет гидравлического сопротивления колонны. Скорость пара в свободном сечении колонны:

;

- в верхней части колонны

м/с,

- в нижней части колонны

м/с.

Коэффициент запаса сечения тарелки :

- в верхней части колонны

,

- в нижней части колонны

.

Поскольку K₁ > 1, то скорость пара в рабочем свободном относительном сечении тарелки примем равной

- в верхней части колонны = 13,30 м/с,

- в нижней части колонны = 12,96 м/с,

Критерий Рейнольдса

,

где 0,12 - величина эквивалентного диаметра жалюзийно-клапанного элемента, м.

Для верхней части колонны

,

для нижней -

.

Вязкость пара в верхней части колонны

Па^.с,

в нижней части колонны

Пас.

Гидравлическое сопротивление сухой тарелки , Па, поскольку Re > 6,610⁴.

Для верхней части колонны

Па,

для нижней -

Па.

Гидравлическое сопротивление газожидкостного слоя;

F>1,2; Па.

Для верхней части колонны

Па,

для нижней -

Па.

Гидравлическое сопротивление тарелки, Па:

.

- в верхней части колонны

Па,

- в нижней -

Па.

Общее сопротивление колонны

Па.

Межтарельчатый унос жидкости

.

Поскольку F>1,65 и > 0,00417, примем A₆ = 0,0079.

.

Для верхней части колонны

.

Проверим межтарельчатый унос по верхней части колонны:

,

е < 0,1, но F > 1,8, поэтому необходима установка отбойников.

Допустимая скорость жидкости в переливе, м/с:

(K₅ - коэффициент вспениваемости, принимаем K₅ = 1, см. табл. 4.42);

.

Скорость жидкости в переливе, м/с:

;

, следовательно, расстояние между тарелками выбрано правильно.

Расчет окончен.