Конструирование и расчет элементов колонных аппаратов. Учебное пособие (1093152), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Во избежание захлебывания сливного устройства скоростьжидкости в нем должна отвечать условиюnгде Fсл − площадь сливногоwж.сл = Vж.д / Fсл < k5 H T 2 ,2устройства выбранной тарелки, м .Значения коэффициентов k5 и показателей степени n2 в зависимости отфактора вспениваемости жидкости приведены в табл. 6.Скорость жидкости (м/с) в зазоре между основанием тарелки и нижнейкромкой сливного стакана (зазор a на рис. 7.3) должна отвечать условиюwж.
з =Vж.д< 0,45.П ⋅аДля тарелок ТСК-1 a = 0,035 м ;для тарелок типов ТСК-Р, ТС и S –образных a = 0,06 м ; для клапанных тарелок а = 0,09 мЕсли одно из условий не соблюдается, следует увеличить расстояниемежду тарелками или перейти к расчету двухпоточной тарелки.Значения коэффициентовϕ, k5Вспениваемость жидкостиМалая (ректификация нефтяных фракций, углеводородныхф71Таблица 6иn2ϕ1-0,9k5n20,2500,65газов, кроме легких типа метана и этана, фтористых систем –фреонов)0,9-0,70,2250,800,7-0,60,1181,30Средняя (атмосферная перегородка нефти, абсорбция идесорбция углеводородов, регенерация аминов и гликолей)Большая (вакуумная перегонка мазута, абсорбция аминами игликолями, растворами глицерина, метилэтилкетонами)Расчет сопротивления тарелок практически бывает необходим длявакуумных ректификационных колонн, для колонн с большим количествомтарелок ( nT = 80 ÷ 100 ), работающих под атмосферным давлением, а такжедля адсорбционных колонн, когда их сопротивление определяет выбор напорагазодувки.Рис.
7.3. Основные параметры колпачковой тарелкиОбщее сопротивление тарелки с переливным устройством приняторассчитывать по уравнению ∆p = ∆pс + ∆рж , где ∆рс − сопротивление сухойтарелки, Па; ∆рж − сопротивление слоя жидкости на тарелке, Па.Сопротивлениесухойтарелкиравно2∆рс = ζ с ρ п ω0 / 2 ,гдеρ п − плотность пара (газа), кг / м 3 ; ω0 − скорость пара (газа) в паровыхпатрубках или отверстиях (клапанной, ситчатой) тарелки, м / с (рассчитываетсяпо площади прохода пара F0 , указанной в табл. 7).Коэффициенты сопротивления сухой тарелки имеют следующиезначения: для колпачковой тарелки с диаметром колпачка Dк , м,ζ = 1,73D −0,25 ; для тарелки из S-образных элементов ζ = 4; для клапаннойтарелки ζ = 3,6; для ситчатой тарелки ζ = 1,7 .72Сопротивлениеслоя жидкости на тарелке можно рассчитать поhпр + ∆h ρ ж g ,∆рж = hг.б +2уровня жидкости на тарелке по пути ее движения, м .упрощенной зависимостигде ∆h − перепадВеличину перепада уровня жидкости на тарелке можно ориентировочноlжVж2оценить по зависимости ∆h = 0,1λ э 2, где λ э − эквивалентный3П (hпор + hсл ) gкоэффициент сопротивления перетоку жидкости по тарелке; l ж -длина путижидкости на тарелке, м ; П - периметр слива, м ; Vж − расход жидкости, текущей3по тарелке, м / с .
Значения l ж указаны в табл. 8.Для нормализованных тарелок с перекрестным движением пара ижидкости можно принять следующие значения λ э :для тарелок с капсульнымиколпачками λ э ≈ 16lж ; для клапанных тарелок λ э ≈ 8lж ; для ситчатых тарелокλ э ≈ 6lж .Для тарелок, скомпонованных из S-образных элементов и ситчатых сотбойными элементами величина ∆h зависит также от скорости пара вколонне, который способствует перетоку жидкости по тарелке.Если при расчете однопоточной тарелки величина перепада жидкостиокажется ∆h > 0,2hсл ,следует перейти к многопоточной тарелки. Основныепараметры рассмотренных выше стандартизированных тарелок приведены втабл. 7 – 9 [19].73Пример.
Рассчитать ректификационную колонну с колпачковымитарелками при следующих исходных данных: нагрузка по пару Gп = 18000кг / ч ;3нагрузка по жидкости Gж = 25000кг / ч ; плотность паров ρ п = 4,25кг / м ;3плотность жидкости ρ ж = 800кг / м ; поверхностное натяжение σ = 0,02 Н / м ;число ступеней изменения концентрации nст = 24 . Вспениваемость жидкостисредняя, давление в колонне атмосферное [19].ТиптарелкиДиаметрколонныD,ммТСК-1400500600800100010001200140016001800200022002400260028003000320034003600220024002600280032003600ТСК-РТСК-РБТаблица 7Технические характеристики колпачковых тарелокРабочая Площадь Площадь ПериметрДлинаКоличество Диаметрплощадь проходасливасливапутиколпачков колпачкатарелкижидкости на тарелкепаровDк,ммFсл,м2П,м22mFр,мLж,мF0,м0,0900,1460,2150,3950,5730,640,931,121,471,862,382,993,544,134,745,526,266,827,202,6373,3903,7074,4867,1227,1200,0080,0150,0270,0490,0730,0900,1290,1620,2190,2720,3850,4710,5570,6380,7690,8491,1801,3201,3700,3980,5180,5840,7170,9751,3180,0050,0070,0120,0210,0500,0640,0990,1980,2690,3340,3800,4120,5050,6740,6860,7780,8801,1281,4410,4640,4580,6960,6741,3721,5820,3020,4000,4800,5700,8000,6650,8181,091,2381,421,4551,6061,7752,0322,0962,252,392,622,882,772,8243,3683,4124,4464,8960,220,30,370,520,5950,7220,8560,9330,9761,0961,3421,4621,5821,7041,8261,9802,1122,2602,4000,6810,8010,8010,9210,8961,1707131324373943496686114141168202238272168173194124156176220136184606080808080100100100100100100100100100100150150150100100100100150150РассметареHТ200;30400;50300; 4800Примечание.
Характеристики двухпоточных тарелок (ТСК-РБ) даны только для диаметрD > 2200 мм74Решение. Предварительно принимаем расстояние между тарелкамиH T = 0,4 м и коэффициент вспениваемости ϕ = 0,8 .Рассчитав величину комплексаρ п 25000 4,25== 0,1ρ ж 18000 800коэффициента С = 0,07 .GжGп, порис.7.1найдемзначениеСкорость пара в рабочем сечении колонны будетω p = 0,8 ⋅ 0,07 ⋅800 − 4,5= 0,76 м / с .4,5Таблица 8ТиптарелкиДиаметрколонныD,ммТС400500600800100012001400160018002000220024002600280030003200340036002600280032003600ТС-РТС-РБТехнические характеристики ситчатых тарелокРабочая Площадь ПериметрДлинаДиаметрплощадьсливасливапутиотверстийтарелкиFсл,м2П,мжидкостиd0, мм2Fр,мlж,м0,0510,0890,1400,4100,7131,0101,3681,8342,2942,8223,4783,9004,7805,6406,4307,2708,3109,0004,034,865,607,32Примечания: 1.
Площадь прохода паров0,0040,0100,0120,0200,0360,0600,0870,0880,1230,1590,1610,3170,2580,2600,3150,3850,3760,5800,6960,6741,3721,5820,3020,4000,4800,5700,8000,7220,8600,7951,0501,1901,2401,5701,5401,5701,7101,8601,9002,2400,8000,9200,8961,170d F0 = 0,906 Fр 0 t 0,280,300,370,520,590,860,930,971,091,341,461,601,701,831,982,112,262,401,681,702,222,453; 4; 5.2. Шаг расположения отверстий принимается в указанных пределах через 1 мм.757-12;8-15;10-18РасстояниемеждутарелкамиHT, мм200;300;400;500300;400;600;800; 100023. Характеристики двухпоточных тарелок (ТС-РБ) даны только для диаметровDШагразмещенияотверстийt,мм> 2600 мм.Объемный расход пара в колонне равенVп =Gп18000== 1,18 м 3 / с .3600ρ п 3600 ⋅ 4,252Рабочая площадь тарелки составит Fр = 1,18 / 0,76 = 1,55 м .По данным табл.
7 выбираем тарелку типа ТСК-Р для колонныдиаметром D =1800 мм. Эта тарелка имеет следующие параметры: периметрслива П =1,42 м; площадь слива Fсл=0,334 м2; площадь прохода пара Fo= 0,272м2; длину пути жидкости по тарелке lж= 1,096 м; зазор под сливным стаканом а =0,06 м, количество колпачков m =86; диаметр колпачка dк =100 мм.В задачу дальнейших гидравлических расчетов основных параметровтарелки входит определение высоты сливного порога hпор, подпора жидкостинад сливным порогом hсл и, если это необходимо, сопротивления тарелки ∆p .Таблица 9ТиптарелкиТПКоднопоточнаяТПКдвухпоточнаяТехнические характеристики клапанных тарелокДиаметр Рабочая Периметр ПлощадьОтносительноеколонны площадь слива П,сливасвободное сечениеD, ммтарелкимFсл, м2тарелки (%) при шаге2Fр, мрасположенияклапанов t10001200140016001800200022002400260028003000320034003600380040003000320034003600380040000,500,791,101,471,832,242,763,213,844,415,015,766,447,398,088,964,745,596,237,117,688,750,840,971,121,261,431,61,741,922,052,232,42,542,722,853,033,24,084,224,524,765,145,280,140,170,220,270300,450,520,660,740,871,031,141,321,401,611,821,031,121,321,431,691,7950 мм7,6910,4411,4213,2313,2313,6514,2614,5514,9115,2514,8715,3215,3815,8715,815,8311,6812,3512,312,7512,813,475мм5,126,637,798,258,469,369,449,559,9810,129,9510,5110,229,8410,4510,678,038,668,618,308,658,79100 мм5,575,846,366,907,037,137,207,717,757,287,707,627,838,668,086,116,276,246,676,466,82РасстояниемеждутарелкамиHT,мм300; 350;400; 450;500; 600; 700;800Примечание.
Характеристики двухпоточных тарелок даны только для диаметров D > 3000 мм76Из исходных данных рассматриваемого примера имеем отношениеGп 18000== 0,72 < 2 .Gж 25000Следовательно, при определении величины hсл можно было бы неучитывать относительный унос жидкости паром.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
