Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
методическое пособие 01.12.2010.docx
Скачиваний:
383
Добавлен:
06.03.2016
Размер:
4.6 Mб
Скачать

3.5 Технические характеристики тарелок

Основные размеры тарелок определяют равномерную, устойчивую и эффективную работу колонны в заданном диапазоне изменения нагрузок. К ним относятся такие конструктивные размеры тарелки как соотношение рабочей площади и площади переливов, периметр слива жидкости, свободное сечение тарелки, основные размеры контактных элементов и расстояние между ними.

Тарелка работает устойчиво и равномерно всем сечением лишь в том случае, когда величина градиента жидкости () значительно меньше сопротивления сухой тарелки (∆hс=∆Pс/(qn), мм) (например, при ∆hс < 0,5) или когда градиент уровня стекающей жидкости не превышает 20…25 мм, а нагрузка по жидкости – 90…100 м/(м • ч). Указанные цифры предельных нагрузок по жидкости являются основой для выбора числа потоков и схемы движения жидкости по тарелке [8] .

В колонных аппаратах применяются тарелки, имеющие различные схемы движения жидкости (см.рисунок 3.5). Однопоточные тарелки применяются при небольших расходах жидкости; при больших расходах применяются главным образом двух- и четырехпоточные тарелки. Однако применение тарелок с тремя и пятью потоками жидкости также может оказаться целесообразным. При применении тарелок с большим числом потоков следует учитывать, что такие конструкции уменьшают длину пути жидкости и, следовательно, эффективность тарелок. Кроме того, они разбивают колонну на несколько самостоятельных отсеков, что препятствует перераспределению пара по сечению колонны и нарушает равномерность работы тарелок. Минимальная длина пути жидкости на каждом потоке (Lж) должна быть не менее 0,5…0,6 м, т. е. на одном потоке следует размещать не менее 3…4 S – образных элементов или столько же рядов колпачков и клапанов.

На рисунке 3.44 показана схема однопоточной тарелки диаметром D. При выборе диаметра тарелки принимается, что он совпадает с внутренним диаметром колонны (Dk), т.е. зазор между корпусом аппарата и полотном тарелки не учитывается.

П

1 – площадь, занятая колпачками или отверстиями (Fp);

2 – переливной сегмент (Fпер); 3 – переливной порог;

4 – зазор между колпачками (отверстиями) и переливным порогом; 5 – зазор между колпачками (отверстиями) и корпусом;

6 – сегмент для подачи жидкости с вышележащей тарелки

Рисунок 3. 44– Схема однопоточной тарелки

Сечение тарелки F(м), равное свободному сечению колонны, можно рассчитать по скорости пара (газа) (ωn, м/с)

F=Vn n 2 ; D = 1,13 F, м (3.1)

Рабочим сечением тарелки считается Fp2 ) площадь, занятая колпачками или отверстиями.

Рабочее сечение колпачковой тарелки (при разбивке колпачков по вершинам правильных треугольников) составляет

(3.2)

где n – число колпачков на тарелке;

t – шаг (расстояние между центрами колпачков). Шаг определяют по эмпирической формуле

, (3.3)

где h и в- высота и ширина прорези;

z - число прорези в колпачке диаметром dк,

Рабочее сечение тарелки можно определить по выражению

(3.4)

где - сумма площадей, занятая переливами (для однопоточной тарелки).

Площадь переливного устройства можно рассчитать (расчет приведен в пункте 7.2), либо принять в соответствии с техническими характеристиками тарелки (таблицы 3.4…3.9).

Длина переливного порога или периметр перелива (П, м) принимается относительно диаметра тарелки в пределах П/D = 0,6….0,8, либо по техническим характеристиками тарелок.

Ширину переливного устройства (S) можно определить по выражению

(3.5)

Длина пути жидкости (Lж) на тарелки равна расстоянию между сегментами поступления и перелива жидкости.

С учетом уравнения (3.5) длину пути жидкости можно определить как

(3.6)

Если выбрано отношение П/D, то относительная длина пути жидкости составит

- для тарелки с числом потоков, равным n

; (3.7)

- для однопоточной (n=1)

(3.8)

Так как между барботажными устройствами (колпачками, отверстиями и др.) и переливными сегментами, а также между этими устройствами и корпусом аппарата должен быть зазор, эффективная рабочая площадь тарелки (Fэф) составляет (0,8…0,9 ) Fp, т.е.

Эффективную рабочую площадь однопоточной тарелки можно рассчитать в зависимости от соотношения длины переливного порога и диаметра тарелки по уравнениям

- при П/D < 0,7

- при 0,7 П/D< 0,75 (3.9)

- при 0,75 П/D < 0,8

- при П/D 0,8

Ориентировочные значения эффективной рабочей площади тарелки и длину пути жидкости на тарелке можно определять при помощи графиков, приведенных на рисунках 3.45 и 3.46.

Рисунок 3.45 - Зависимость ориентировочных значений эффективной рабочей площади однопоточных ( I ) и двухпоточных ( II ) тарелок от диаметра колонны

Рисунок 3.46 - Зависимость длины пути жидкости на тарелке от диаметра колонны: I – однопоточная тарелка;

II – двухпоточная тарелка; III – четырехпоточная тарелка

В технической характеристике тарелок часто приводятся

- свободное (или «живое») сечение – суммарная площадь паровых патрубков или отверстий (Fc, м) либо относительное свободное сечение тарелкиfc = Fc/ F. Для однопоточных тарелок fc находится в пределах 0,04…0,15. Для многопоточных эта величина ниже. Для ситчатых тарелок при шахматном расположении отверстий

fc =0,9065 (),м2/ м2 (3.10)

где d - диаметр отверстий;

t - шаг (обычно величину шага принимают в диапазоне от 2,5 до 4,5 d)

Числовые значения относительного свободного сечения ситчатой тарелки ( в % ко всей площади тарелки F) в зависимости от диаметра отверстий и их шага приведены в таблице 3.4.

Таблица 3.4- Относительное свободное сечение ситчатой тарелки

Шаг между отверстиями t, м

Доля площади отверстий в % ко всей площади тарелки при диаметре d0 отверстий в м

0,003

0,004

0,005

0,006

0,007

0,008

0,007

0,008

0,009

0,010

0,011

0,012

0,013

0,014

0,015

16,8

12,7

10,1

8,2

6,7

5,7

4,8

4,2

3,6

29,6

22,6

17,9

14,5

12,0

10,1

8,6

7,4

6,5

35,4

28,0

22,6

18,7

15,7

13,4

11,6

10,1

32,8

26,9

22,6

19,3

16,8

14,5

36,7

30,8

26,3

22,6

19,7

34,3

29,6

25,7

- относительное сечение перелива fпер = FF может быть выражено в %;

-число колпачков или паровых патрубков на тарелке;

-число рядов колпачков или паровых патрубков тарелки S-образных элементов на одном потоке жидкости пр.

Основные параметры нормализованных тарелок, необходимые для выполнения расчетов колонных аппаратов, приведены в таблицах 3.5 – 3.10

Таблица 3.5 – Технические характеристики колпачковых тарелок

Расстояние между тарелками Hт, мм

10

Однопоточные тарелки (неразборные)

200

300

400

500

Шаг колпачков t, мм

9

60

60

80

80

80

Диаметр колпачка

d k ,мм

8

7/3

13/3

13/3

24/4

37/5

Число колпачков на тарелке m**

7

0,22

0,22

0,37

0,52

0,595

Длина пути жидкости Lж, м

6

0,302

0,302

0,48

0,57

0,8

Периметр перелива П, м*

5

0,005

0,007

0,012

0,021

0,05

Площадь прохода паров

Fс, м2

4

0,008

0,015

0,027

0,049

0,073

Рабочая площадь перелива

Fр, м2

3

0,09

0,146

0,215

0,395

0,573

Диаметр колонны Dk, мм

2

400

500

600

800

1000

Тип тарелки

1

ТСК-1

Продолжение таблицы 3.5

10

Однопоточные тарелки (разборные)

300

400

600

800

1000

9

80

100

100

100

100

100

100

100

100

100

100

8

43/6

36/6

49/6

66/7

86/8

114/10

141/11

168/12

202/12

238//14

272/14

7

0,722

0,722

0,933

0,976

1,096

1,342

1,462

1,582

1,704

1,805

1,98

6

0,665

0,818

1,09

1,238

1,42

1,455

1,606

1,775

2,032

2,096

2,25

5

0,064

0,099

0,198

0,259

0,334

0,334

0,412

0,505

0,674

0,686

0,778

4

0,09

0,129

0,162

0,219

0,272

0,385

0,471

0,557

0,638

0,769

0,849

3

0,64

0,93

1,12

1,47

1,86

2,38

2,99

3,54

4,13

4,74

5,52

2

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

1

ТСК-Р

Продолжение таблицы 3.5

10

Двухпоточные

9

150

150

150

100

100

100

100

150

150

8

168/12

173/12

194/12

124

156

176

220

136

184

7

2,112

2,252

2,4

0,681

0,681

0,801

0,921

0,896

1,17

6

2,39

2,62

2,88

4,08/2,82

4,48/2,88

4,88/3,42

5,28/3,48

6,08/4,5

6,84/4,94

5

0,88

1,128

1,441

0,464

0,458

0,696

0,674

1,372

1,582

4

1,18

1,32

1,37

0,398

0,518

0,584

0,717

0,975

1,318

3

6,26

6,92

7,2

2,63

3,39

3,707

4,486

7,122

7,12

2

3200

3400

3600

2200

2400

2600

2800

3200

3600

1

 

 

 

ТСК-РЦ ТСК-РБ



Таблица 3.6 – Техническая характеристика ситчатых тарелок

Расстояние между тарелками Hт, мм

11

200

300

400

500

Диаметр отверстия d0, мм

6

Шаг между отверстиями t,мм

16-25

Относительное свободное сечеие тарелки fс , f%

10

9,1-3,7

10,3-4,22

11,2-4,6

14-5,7

13,6-5,55

11,1-4,5

13,9-5,71

14,7-5,86

18,8-7,69

5

10-17

9

9,1-2,78

10,3-3,18

11,2-3,46

13,9-4,3

13,6-4,2

11,1-3,4

13,9-4,3

14,7-4,42

18,8-5,8

4

8-15

8

9,1-2,56

10,3-2,93

11,2-3,96

14-3,96

13,6-3,86

11,1-3,13

13,9-3,96

14,7-4,06

18,8-5,34

3

7-12

7

6,62-2,26

7,57-2,62

8,2-2,8

10,25-3,49

10-3,38

8,4-2,75

8,5-3,48

10,4-3,58

13,8-4,7

Длина пути жидкости Lж, м

6

0,28

0,3

0,37

0,52

0,59

0,86

0,93

0,97

1,09

Периметр перелива П, м

5

0,302

0,4

0,48

0,57

0,8

0,722

0,86

0,759

1,05

Площадь перелива Fпер, м2

4

0,004

0,01

0,012

0,02

0,36

0,6

0,87

0,88

0,123

Рабочая площадь тарелки Fр, м2

3

0,051

0,089

0,14

0,41

0,713

1,01

1,368

1,834

2,294

Диаметр колонны

Dk, мм

2

400

500

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

Тип тарелки

1

ТС

 

 

ТС-Р

 

Продолжение таблицы 3.6

11

300

400

600

800

1000

10

15,8-6,49

17,9-7,32

15,3-6,18

16,7-6,81

18,6-7,6

17,1-6,96

17,7-7,23

16,3-6,64

12,5-5,13

9,93-3,38

10,62-3,61

9,33-3,17

9,93-3,39

9

15,8-4,89

17,9-5,52

15,3-4,62

16,7-5,3

18,6-5,73

17,1-5,25

17,7-5,45

16,3-5

16,2-5

13,5-3,84

14,46

12,7-3,61

13,5-3,86

8

15,8-4,5

17,9-5,08

15,3-4,29

16,7-4,73

18,6-5,28

17,1-4,83

17,7-5,02

16,3-4,61

16,2-4,6

13,5-4,17

14,46-4,46

12,7-3,92

13,5-4,19

7

11,6-3,95

13,3-4,48

11,1-3,78

12,2-4,17

13,7-4,65

12,5-4,27

13-4,42

11,9-4,07

11,9-4,05

13,5-5,53

14,46-5,92

12,7-5,2

13,5-5,56

6

1,34

1,46

1,6

1,7

1,83

1,98

2,11

2,26

2,4

1,68

1,7

2,22

2,45

5

1,19

1,24

1,57

1,54

1,57

1,71

1,86

1,9

2,24

0,8

0,9

0,896

1,17

4

0,159

0,161

0,217

0,258

0,26

0,315

0,385

0,376

0,58

0,696

0,674

1,372

1,582

3

2,822

3,478

3,9

4,78

5,64

6,43

7,27

8,31

9

4,03

4,86

5,6

7,32

2

2000

2200

2400

2600

2800

3000

3200

3400

3600

2600

2800

3200

3600

1

ТС-Р

ТС-РБ


Таблица 3.7 – Техническая характеристика клапанных тарелок типа ТКП

Шаг t=100,мм

число рядов колпачков на поток

14

5

6

8

9

10

11

12

14

число клапанов

13

50

72

102

140

176

216

260

относительное свободное сечение тарелки fс,%

12

5,57

5,84

6,36

6,9

7,03

7,13

7,2

Шаг t=75,мм

число рядов колпачков на поток

11

4

6

8

10

11

13

15

16

число клапанов

10

32

60

96

132

172

234

286

344

относительное свободное сечение тарелки fс,%

9

5,12

6,63

7,79

8,25

8,46

9,36

9,44

9,55

Шаг t=50,мм

число рядов колпачков на поток

8

6

9

12

15

17

19

22

24

число клапанов

7

48

94

140

212

268

342

432

524

относительное свободное сечение тарелки fс,%

6

7,69

10,44

11,42

13,23

13,23

13,65

14,26

14,55

Площадь перелива

5

0,14

0,17

0,22

0,27

0,3

0,45

0,52

0,66

Периметр перелива П, м*

4

0,84

0,97

1,12

1,26

1,43

1,6

1,74

1,92

Рабочее площадь тарелки Fр,м2

3

0,5

0,79

1,1

1,47

1,83

2,24

2,76

3,21

Свободное сечение колонны, ___

2

0,78

1,13

1,54

2,01

2,55

3,14

3,8

4,52

Диаметр колонны Dk, мм

1

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

Продолжение таблицы 3.7

14

15

16

17

18

19

20

21

22

13

326

380

410

496

556

636

780

812

12

7,71

7,75

7,28

7,7

7,62

7,83

8,66

8,08

11

18

19

21

23

24

26

27

29

10

422

496

560

674

740

800

938

1072

9

9,98

10,12

9,95

10,51

10,22

9,84

10,45

10,67

8

27

29

31

34

36

39

41

43

7

630

748

838

982

1112

1290

1424

1590

6

14,91

15,25

14,87

15,32

15,38

15,87

15,8

15,83

5

0,74

0,87

1,03

1,14

1,32

1,4

1,61

1,82

4

2,05

2,23

2,4

2,54

2,72

2,85

3,03

3,2

3

3,84

4,41

5,01

5,76

6,44

7,39

8,08

8,96

2

5,3

6,15

7,07

8,04

9,08

10,2

11,3

12,6

1

2600

2800

3000

3200

3400

3600

3800

4000

Таблица 3.8– Техническая характеристика двухпоточных клапанных тарелок типа ТКП

Шаг t=100,мм

число рядов колпачков на поток

14

4

4

5

число клапанов

13

124

136

192

относительное свободное сечение тарелки fс,%

12

4,95

4,48

5,34

Шаг t=75,мм

число рядов колпачков на поток

11

3

4

5

5

6

число клапанов

10

90

104

156

180

236

относительное свободное сечение тарелки fс,%

9

5,65

5,14

6,24

5,94

6,56

Шаг t=50,мм

число рядов колпачков на поток

8

3

4

6

7

8

9

число клапанов

7

78

116

164

224

276

344

относительное свободное сечение тарелкиfс,%

6

6,3

7,24

8,09

8,95

9,12

9,56

Площадь перелива

5

0,22

0,33

0,38

0,46

0,53

0,69

Периметр перелива П, м*

4

1,88

2,24

2,4

2,64

3,02

3,3

Рабочее площадь тарелки Fр,м2

3

1,02

1,25

1,72

2,08

2,51

2,93

Свободное сечение колонны, F

2

1,54

2,01

2,55

3,14

3,8

4,52

Диаметр колонны Dk, мм

1

1400

1600

1800

2000

2200

2400

Продолжение таблицы 3.8

14

6

7

7

8

8

9

9

10

**Приведенные минимальные сечения переливов (одного центрального и двух боковых) и минимальный периметр слива.

*****Число клапанов на тарелке может быть уменьшено на 5 % по сравнению с указанными в таблице.

13

256

332

344

416

452

540

580

680

12

6,1

6,78

6,11

6,27

6,24

6,67

6,46

6,82

11

7

9

9

10

11

11

12

13

10

312

424

452

536

624

672

776

876

9

7,4

8,66

8,03

8,66

8,61

8,3

8,65

8,79

8

11

13

13

15

16

17

18

20

7

480

604

656

788

890

1032

1148

1336

6

11,4

12,32

11,68

12,35

12,3

12,57

12,8

13,4

5

0,76

0,81

1,03

1,12

1,32

1,43

1,69

1,79

4

3,46

3,6

4,08

4,22

4,52

4,76

5,14

5,28

3

3,62

4,36

4,74

5,59

6,23

7,11

7,68

7,39

2

5,3

6,15

7,07

8,04

9,08

10,18

11,34

8,75

1

2600

2800

3000

3200

3400

3600

3800

4000


Таблица 3.9 – Параметры тарелок с S – образными элементами

Число паровых патрубков

5

06.авг

8,1

14/15

18/21

26

30

36

40

 

* Однопоточной тарелки. ** В числителе – для двухпоточной тарелки, в знаменателе – для однопоточной.

Относительное свободное сечеие тарелки Fс , %

10,7

8,2/11,2

8,6/11,2

10,0/11,4

10,0/11,9

11,2

11

11,4

11,3

 

74,4

53,0/78,5

57,0/74,8

66,0/75,3

65,8/78,9

74,5

73

75,1

73

Периметр перелива П, м

0,7

2,2/1,6

2,84/1,16

4,05/2,24

5,85/2,9

6,4

8,2

9,6

11,2

Диаметр колонны Dk, мм

1000*

1600

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

 

Таблица 3.10 – Технические характеристики решетчатых тарелок

Масса тарелки, кг (не более)

16

38

55

49

72

60

91

79

123

94

148

129

199

151

235

196

301

228

335

Примечание:*Верхняя строка- для тарелок из легированной стали, нижняя- из углеродистой.

Относительное свободное сечение fc при шаге щелей t, мм

36

15

0,1

0,1

0,1

0,1

0,9

0,1

0,1

0,1

0,1

32

14

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

28

13

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

24

12

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

22

11

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,2

0,1

0,1

0,1

0,2

0,1

0,2

0,1

0,1

0,1

0,2

0,1

0,15

20

10

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,2

0,1

0,2

0,1

0,2

0,1

0,2

0,1

0,2

0,1

0,2

0,1

0,2

18

9

0,1

0,2

0,1

0,2

0,2

0,1

0,2

0,1

0,1

0,1

0,1

0,2

0,1

0,2

0,1

0,2

0,1

0,2

16

8

0,1

0,2

0,1

0,2

0,2

0,2

0,1

0,2

0,2

0,2

0,2

0,3

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

14

7

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,3

0,2

0,3

0,2

0,3

0,2

0,3

0,2

0,3

0,2

0,3

0,2

0,3

12

6

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,3

0,2

0,3

0,2

0,3

0,2

0,3

0,2

0,3

0,2

0,3

0,2

0,3

10

5

0,2

0,3

0,2

0,3

0,2

0,3

0,2

0,3

0,2

0,3

0,2

0,3

0,2

0,3

0,2

0,3

0,2

0,3

8

4

0,2

0,24

0,25

0,26

0,28

0,2

0,27

0,27

0,27

Ширина прорези b, мм прорези b, мм

3

4

6

4

6

4

6

4

6

4

6

4

6

4

6

4

6

4

6

Толщина тарелки σ, мм

2

2

4

2

4

2

4

3

4

2

4

2

4

2

4

2

4

2

4

Диаметр колонны * Dк,мм

1

1000

1000

1200

1200

1400

1400

1600

1600

1800

1800

2000

2000

2200

2200

2400

2400

2600

2600