Гидравлический расчет тарелок

По каталогу [8, c.5]  для колонны диаметром 1000 мм выбираем ситчатую однопоточную тарелку ТС со следующими конструктивными размерами:

Диаметр отверстий в тарелке, d_o 0,005м

Шаг между отверстиями, t           10 мм

Рабочее сечение тарелки, F_р         0,713 м²

Высота переливного порога, h_пер   30 мм

 

Площадь перелива, F_сл                           0,036 м²

Периметр перелива, П_сл                                       0,8 м

Путь жидкости, l_ж                                                       0,59 м

  Рассчитаем гидравлическое сопротивление тарелки в верхней и нижней части колонны по уравнению:

а) верхняя часть колонны:

Гидравлическое сопротивление сухой тарелки

где =1,8 – коэффициент для ситчатых тарелок;

  – скорость пара в отверстиях тарелки.

           

                  Па

Сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения:

                

где  = 31,75 ∙10^-3 Н/м – поверхностное натяжение сероуглерода при 46 ⁰С;

d_o =0,005 м – диаметр отверстий тарелки.

 

                  Па

Сопротивление парожидкостного слоя на тарелке:

                

Высота парожидкостного слоя на тарелке:

                

Высоту слоя над сливной перегородкой рассчитывают по формуле:

                     

 

где V_ж – объемный расход жидкости, м³/с;

П – периметр сливной перегородки, м;

 – отношение плотности парожидкостного слоя (пены) к плотности жидкости, принимаемое приближенно равным 0,5.

Объемный расход жидкости в верхней части колонны:

                

Находим ∆ h:

                

Высота парожидкостного слоя на тарелке:

                 h_пж = 0,03 +0,013= 0,043м

Сопротивление парожидкостного слоя:

                

Общее гидравлическое сопротивление тарелки в верхней части колонны:

                 ∆р^’ = ∆ p_сух + ∆р_σ + ∆р_пж =1036+ 25,4 + 335,6= 1397 Па

б) нижняя часть колонны:

                  Па

        Па

где  = 20,5∙10^-3 Н/м – поверхностное натяжение четыреххлористого углерода при T_cp =70,8^оС.

 

Объемный расход жидкости в нижней части колонны:

,

 

 

Находим ∆ h:

 м

Высота парожидкостного слоя на тарелке:

h_пж = 0,03 + 0,0 235 = 0,0535 м

Сопротивление парожидкостного слоя:

 Па

Общее гидравлическое сопротивление тарелки в нижней части колонны:

∆р^’’ = 1321 + 16,4 +510=1847,4 Па

Проверим, соблюдается ли при расстоянии между тарелками h = 0,3 м необходимое для нормальной работы тарелок условие

Для тарелок нижней части колонны, у которых гидравлическое сопротивление больше, чем у тарелок верхней части

 

0,3 >  м

Следовательно, вышеуказанное условие соблюдается.

Проверим равномерность работы тарелок – рассчитаем минимальную скорость пара в отверстиях ω_{о, мин} , достаточную для того, чтобы ситчатая тарелка работала всеми отверстиями:

 

Рассчитанная скорость ω_{о, мин} меньше ω_о = 18,8 м/с, следовательно, тарелки будут работать всеми отверстиями.

 

 

 7. Определение числа тарелок и высоты колонны

Построим рабочие линии и ступени изменения концентраций для верхней (укрепляющей) и нижней (исчерпывающей) частей колонны (рис.3) и находим число ступеней изменения концентрации n_т. В верхней части колонны n^’_т 6, в нижней части n^’’_т 6, всего 12ступеней.

Рис. 4. Построение рабочих линий по диаграмме Y – X.

Число тарелок:   Для определения среднего к.п.д. тарелок η находим коэффициент относительной летучести разделяемых компонентов α = Р_су/Р_чу и коэффициент динамической вязкости исходной смеси μ при средней температуре в колонне, равной 57,15^оС по справочным данным.

Р_су = 1320 мм рт. ст.

Р_чу = 420 мм рт. ст.

μ_су = 0,256 сП = 0,256∙10^-3 Па∙с

μ_чу  = 0,608 сП = 0,608∙10^-3 Па∙с

Принимаем динамический коэффициент вязкости исходной смеси

       μ = 0,432 сП = 0,432∙10^-3 Па∙с

Тогда: α = 1320/420 = 2,42

       αμ = 3,14∙0,432 = 1,36

По графику [6, Рис.7.4] зависимости η – αμ находим η = 0,45

Длина пути жидкости на тарелке l_ж=0,59 (по тех. хар-ке выбранной тарелки).

По графику находится значение поправки на длину пути ∆=0

Средний КПД тарелок определяется по уравнению:

Для сравнения рассчитывается средний КПД тарелки η₀

η₀=

в этой формуле безразмерные комплексы

Коэффициент диффузии:

,

 м²/с

 

Число тарелок:

в верхней части колонны:

в нижней части колонны:

 

Общее число тарелок n = 26, с запасом n = 28, из них в верхней части 14 и в нижней части 14 тарелок.

Высота тарельчатой части колонны: 

,

 где  =1м и =2м -расстояние соответственно между верхней тарелкой и крышкой колонны и между днищем колонны и нижней тарелкой, м, h – расстояние между тарелками.

      Н_Т = 1+(28 – 1) ∙0,3+2 = 11,1 м.

     Высота опоры колонны составляет 1,5 м.

Общее гидравлическое сопротивление тарелок:

кгс/см²

 

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: