3.2.3 Минимальная скорость перехода на беспровальный режим
Для тарелок с переливами, имеющих устройства для ввода пара в жидкость, размещенные под уровнем жидкости (практически в плоскости тарелки), и некоторое свободное сечение, доступное для стока жидкости через отверстия для прохода пара (тарелки ситчатые, клапанные, струйные и т. п ), большое значение имеет расчет минимальной скорости пара в отверстиях ωn min , обеспечивающей отсутствие провала жидкости на нижележащую тарелку. Фактическая скорость пара в отверстиях тарелки (оптимальная скорость) ωоп должна быть больше ωn min при всех режимах работы тарелки (колонны). Нарушение этого условия приводит к перетоку значительного количества жидкости на нижележащую тарелку без контакта с паром, к неравномерной работе тарелки, в результате чего существенно снижается ее эффективность [2,7].
3.2.4 Градиент уровня жидкости на тарелке
При конструкциях, в которых часть энергии пара используется для перемещения жидкости по тарелке (клапанная прямоточная, язычковая, струйная с вертикальными перегородками, из S-образных элементов и т. д), величину градиента можно не принимать во внимание; однако должны быть приняты меры для более плавного ввода жидкости на тарелку, исключающие повышение уровня жидкости вблизи подпорной перегородки (см. рисунок 3.11) [7].
Если для тарелки характерно в основном вертикальное направление движения пара в слое жидкости (колпачковая, клапанная, ситчатая и т. п.), то течение жидкости по тарелке обусловлено в основном разностью уровней жидкости Δ на приточной и сточной сторонах тарелки (рисунок 3.12). Градиент уровня жидкости в основном зависит от жидкостной нагрузки тарелки и конструктивных особенностей ее элементов.
Для уменьшения градиента Δ можно применять следующие меры (см. рисунок 3.5); организация каскада по ходу движения жидкости; уменьшение длины пути жидкости в пределах контактной зоны (многопоточные тарелки); наклон полотна тарелки в сторону слива (до 5°); устранение или ориентация вдоль потока жидкости тех конструктивных элементов крепежных устройств, которые мешают течению жидкости; сочетание прямоточных и обычных барботажных устройств; правильный выбор размеров контактных элементов и переливных устройств и их взаимного расположения на тарелке.
Рисунок 3.12 - Схема создания градиента уровня жидкости на тарелке
Расчет градиента уровня жидкости на тарелке может быть выполнен по уравнениям, приведенным в литературе [ ], а также по номограмме (рисунок 7.9).
Для клапанных тарелок градиент уровня жидкости невелик и обычно не превышает 5…10 мм.
3.2.5 Захлебывание тарелок с переливными устройствами
Захлебывание колпачковых тарелок характеризуется переполнением парораспределения сливных патрубков. При малых нагрузках всегда имеется свободное пространство в верхней части сливного стакана (см. рисунок 3.12). По мере увеличения нагрузки колонны высота аэрированной жидкости в сливном стакане повышается. Когда уровень жидкости в сливном стакане достигнет верхнего края сливной перегородки, обеспечивается максимальная нагрузка сливного патрубка. Дальнейшее повышение нагрузки колонны приводит к обратному току жидкости с тарелки на тарелку и в конечном счете к полному заполнению колонны жидкостью — захлебыванию колонны, при этом сопротивление колонны резко возрастает [3].
Скорость пара, отвечающая состоянию захлебывания, может быть рассчитана по уравнению
( 3.1)
где
w
- скорость
захлебывания, отнесенная к полному
сечению колонны за вычетом площади
переливного устройства, м/с
.
Уравнение (3.1) может быть решено при помощи графика (рисунок 3.13), построенного при следующих допущениях:
-жидкость не пениться
-высота сливной перегородки составляет менее 15 5 от расстояния между тарелками
-площадь занимает наибольшую площадь барботажа между сливными перегородками
1 - Нт =300 мм; 2 - Нт =450мм; 3 - Нт =600мм; 4 - Нт =900мм
Рисунок 3.13 – К расчету скорости захлебывания в колпачковой колонне в зависимости от расстояния между тарелками (Нт )