Скорость газа в колонне

м/с.

Фактор нагрузки по газу

кг^0,5/(м^0,5c).

По табл. 4.38 выберем l₂ = 1,52 м и S₂ = 17,68 %.

Относительное рабочее сечение тарелки

.

Коэффициент нагрузки в соответствии с данными табл. 4.39: B₁ =0,071.

Допустимая скорость газа в рабочем сечении тарелки

м/с;

; .

К₄^.w > w_д^.S₁. При увеличении Н₁ неравенство изменяется незначительно, поэтому увеличиваем диаметр колонны.

Принимаем D = 2,6 м. Тогда

w = 0,565 м/с; F = 0,8 кг^0,5(м^0,5с);

l₂ = 1.545 м; S₂ = 4,2 %; S₁ = 0,92;

B₁ = 0,071; w_д^.S₁ = 1,6; K₄^.w = 20,565 = 1,130; w_д^.S₁ > K₄w.

Удельная нагрузка по жидкости на единицу длины периметра слива

м²/с.

< 0,0017, следовательно, необходимо использовать зубчатую сливную планку:

м.

Примем минимальную глубину барботажа h₅ равной h = 0,025 м.

Высота газожидкостного слоя на тарелке

м.

Высота сливного порога м. Поскольку h₇ < 0,015 м, примем h₇ = 0,015 м.

Динамическая глубина барботажа

м.

Коэффициент, зависящий от глубины барботажа,

.

Минимально допустимая скорость пара в свободном сечении тарелки

м/с.

Расчетное относительное свободное сечение тарелки

; .

По данным табл. 4.8 выберем ближайшее меньшее к f₆ стандартное относительное свободное сечение тарелки f₃ = 9,1 % и шаг между отверстиями t = 0,013 м. Примем рабочее относительное свободное сечение тарелки f₅ равным f₃ ⁼ 9,1 %.

Фактор аэрации

.

Коэффициент гидравлического сопротивления сухой тарелки

.

Гидравлическое сопротивление тарелки

Па;

.

Высота сепарационного пространства

м.

Межтарельчатый унос жидкости

;

e < 0,1; унос меньше допустимого.

Скорость жидкости в переливе

м/с.

Допустимая скорость жидкости в переливе

м/с;

.

Расчет окончен.

Пример 5. Гидравлический расчет ситчато-клапанной тарелки.

Исходные данные: нагрузка по жидкости L = 4,17 кг/с; нагрузка по газу G = 3,36 кг/с; плотность жидкости = 934,5 кг/м³, плотность газа - 3,36 кг /м³; поверхностное натяжение = 34,1 мН/м; коэффициент снижения нагрузки K₃ = 0,8; коэффициент повышения нагрузки K₄ = 2; коэффициент вспениваемости системы K₅ = 0,85; допустимое гидравлическое сопротивление тарелки Р_д = 0,5 МПа.

Разделяемая смесь не содержит механических примесей и некоррозионна.

Зададимся межтарельчатым расстоянием Н = 0,4 м.

Исходную глубину барботажа выберем по табл. 4.40, = 0,03 м.

Диаметр отверстия ситчатого полотна d_o = 0,005 м. Примем в первом приближении = 1,6; коэффициент гидравлического сопротивления клапана примем = 4,7.

Диапазон устойчивой работы тарелки DIP = К₄/К₃ = 2/0,8 = 2,5. DIP < 3,56; следовательно ситчато-клапанная тарелка удовлетворяет исходным данным.

Коэффициент, зависящий от поверхностного натяжения,

.

Вспомогательные комплексы:

;

.

Объемная нагрузка:

- по газу = 3,92/3,36 = 1,16 м³/с;

- по жидкости = 4,17/934,5 = 0,0045 м³/с.

Допустимая скорость газа в колонне

м/с.

Расчетный диаметр тарелки.

м.

Примем ближайший стандартный диаметр D = 1 м.

Свободное сечение колонны

S = 0,785^.D² = 0,785 м².

Скорость газа в колонне

м/с.

Фактор нагрузки по газу

кг^0,5/(м^0,5с).

По данным табл. 4.38 выберем периметр слива l₂ = 0,57 м и относительное сечение перелива S₂ = 4,6 %. Относительное рабочее сечение тарелки

.

Нагрузка по жидкости на единицу активной площади тарелки

м/с.

По данным табл. 4.39 выберем коэффициент В₁ = 0,075.

Допустимая скорость газа в рабочем сечении тарелки

м/с;

;

; .

Примем Н = 0,6 м. Тогда

; м/с; .

В этом случае также . Следовательно, увеличение межтарельчатого расстояния до максимально возможного желаемого результата не дало. Поэтому увеличиваем диаметр колонны. Примем D = 1,4 м. В этом случае

м²; w = 0,75 м/с; F = 1,37 кг^0,5/(м^0,5с);

l₂ = 0,86 м; S₂ = 5,65 %; S₁ = 0,89;

м/с; B₁ = 0,101; w_д = 1,87 м/с;

K₄^.w = 20,75 = 1,5; w_д^. S₁ = 1,870,89 = 1,66; K₄^.w < w_д^.S₁.

Удельная нагрузка по жидкости на единицу длины периметра слива

м²/с.

Поскольку > 0,0017, то подпор жидкости над сливным порогом

м.

Примем минимальную глубину барботажа h₅ = h_б = 0,03 м.

Высота газожидкостного слоя на тарелке

м.

Высота сливного порога

м.

Динамическая глубина барботажа

м.

Коэффициент, зависящий от глубины барботажа,

.

Минимально допустимая скорость газа в свободном сечении ситчатого полотна

м/с.

Расчетное относительное свободное сечение ситчатого полотна

%.

Максимальная скорость газа в свободном сечении клапанов

м/с.

Расчетное относительное свободное сечение клапанов

%

Поскольку f₂ < 4,35, примем тарелку модификации Б (исполнение 1). По данным табл. 4.26 выберем f₇ = 8,4 % и шаг между отверстиями t = 0,013 м. Стандартное относительное сечение клапанов f₄ по табл. 4.18 составляет f₄ = 3,6 %.

Максимальный фактор нагрузки по газу

кг^0,5/(м^0,5.с).

Удельная нагрузка клапана (см. 143) q = 250,6 Па.

Коэффициент гидравлического сопротивления ситчатого полотна

.

Коэффициент использования диапазона устойчивой работы ситчатого полотна

.

Скорость газа в свободном сечении клапанов

м/с.

Вспомогательный комплекс

.

Тогда

.

Рабочее относительное свободное сечение тарелки

%.

Фактор аэрации

.

Гидравлическое сопротивление тарелки

Па;

Р < Р_д.

Высота сепарационного пространства

м.

Межтарельчатый унос жидкости

; .

Скорость жидкости в переливе

м/с.

Допустимая скорость жидкости в переливе

м/с; .

Расчет окончен.

Пример 6. Гидравлический расчет колпачковой тарелки.

Исходные данные: нагрузки по жидкости L = 4,78. кг/с; нагрузка по газу G = 4,56 кг/с; плотность жидкости = 980 кг/м³, плотность газа = 1,35 кг/м³; поверхностное натяжение = 21 мН/м, коэффициент снижения нагрузки К₃ = 0.7; коэффициент увеличения нагрузки К₄ = 2,6; коэффициент вспениваемости К₅ = 0,9; допустимое гидравлическое сопротивление Р_д = 0,45 МПа.

Разделяемая смесь содержит механические примеси, некоррозионна.

Величину исходной глубины барботажа примем h_б = 0,03 м. Расстояние между тарелками примем H = 0,5 м.

Диапазон устойчивой работы тарелки DIP = К₄/К₃ = 2,6/0,7 = 3,7. DIP < 4,5, следовательно, колпачковая тарелка удовлетворяет исходным требованиям.

Коэффициент, зависящий от поверхностного натяжения,

.

Вспомогательные комплексы:

;

.

Объемная нагрузка:

- по газу м³/с;

- по жидкости м³/с.

Допустимая скорость газа в колонне

. м/с.

Расчетный диаметр тарелки

м.

Примем диаметр D = 1,4 м.

Свободное сечение колонны

S = 0,785^.D² = 0,785 1,38² = 1,49 м².

Скорость газа в колонне

м/с.

Фактор нагрузки по газу

кг^0,5/(м^0,5с).

По данным табл. 4.38 выберем l₂ = 1,1 м, S₂ = 13,1 % и f₃ = 10,6 %.

Относительное рабочее сечение тарелки

.

Коэффициент нагрузки B₁ = 0,087 (см. табл. 4.39).

Допустимая скорость газа в рабочем сечении тарелки

м/с;

;

;

. Поскольку увеличение Н до максимально возможного незначительно изменяет это неравенство, увеличим диаметр тарелки. Примем диаметр тарелки D = 2,8 м. Тогда

м²; w = 0,55 м/с; F = 0,639 кг^0,5/(м^0,5с);

l₂ = 2,075 м; S₂ = 10,8 %; f₃ = 12,5 %; S₁ = 0,784;

K₄^.w = 2,60,55=1,43; w_д^.S₁ = 2,20,784 = 1,725; w_д^.S₁ > K₄^.w.

Удельная нагрузка по жидкости на единицу длины периметра слива

м²/с.

Подпор жидкости над сливным порогом

м.

Примем минимальную глубину барботажа h₅ = h_б = 0,03 м. Поскольку D < 3,4 м, примем высоту прорези колпачка h₃ = 0,015 м.

Высота газожидкостного слоя на тарелке

м.

м (см. табл. 4.7).

Высота сливного порога

м.

Количество рядов колпачков выберем по табл. 4.2: т = 14, KL = 232.

Градиент уровня жидкости

.

Динамическая глубина барботажа

м.

Коэффициент, зависящий от глубины барботажа,

.

Минимально допустимая скорость пара в свободном сечении тарелки

м/с.

По данным табл. 4.2 выбираем стандартное относительное свободное сечение тарелки f₃ = 12,3 %; стандартное количество колпачков KL = 168, число рядов т = 12, периметр слива l = 1,775 м, S₂ = 10,6 %.

Коэффициент запаса сечения.

;

0,7 < K₁ < 1, определим расчетное количество капсульных колпачков

.

Тарелка выполняется с нестандартным числом капсульных колпачков.

Рабочее сечение тарелки

%

По данным табл. 4.4 выберем площадь прорезей колпачка S₃ = 0,00207 м².

Скорость пара в прорезях капсульного колпачка

м/с

Коэффициент формы прорези

.

Максимальная скорость газа в прорезях капсульного колпачка

м/с.

Коэффициент нагрузки по газу прорезей капсульного колпачка

.

По данным табл. 4.6 определим коэффициент гидравлического сопротивления _к.ч. = 7.

Фактор аэрации

.

Гидравлическое сопротивление тарелки

Па;

Р > Р_д. Задаемся новым значением h₃ = 0,02 м. Тогда S₃ = 0,003 м². При этом h₂ = 0,065 м; h₇ = 0,053 м; = 0,03; h₆ = 0,055 м; В₂ = 16,4; = 4,24 м/с; K₁ = 0,74; f₅ = 9,1 %; w₃ = 9 м/с; B₅ = 0,627; = 9,3 м/с; B₆ = 0,97; В₃ = 0,98; В₃^.h₃ = 0,98  0,02 = 0,0196 > 0,01; = 0,62 (см. табл. 4.6); = 0,54: Р = 443,73 Па; Р < Р_д.

Высота сепарационного пространства

м.

Межтарельчатый унос жидкости

; .

Скорость жидкости в переливе

м/с.

Допустимая скорость жидкости в переливе

м/с; .

Расчет окончен.

Пример 7. Гидравлический расчет решетчатой тарелки.

Исходные данные: нагрузка по жидкости L = 24 кг/с, нагрузка по газу G = 13 кг/с; плотность жидкости = 800 кг/м³, плотность газа = 18 кг/м⁸; поверхностное натяжение = 25,5 мН/м; коэффициент снижения нагрузки К₃ = 0,9; коэффициент повышения нагрузки К₄ = 1,4; допустимое гидравлическое сопротивление Р_д = 500 Па; ширина прорези b = 0,006 м.

Диапазон устойчивой работы тарелки DIP = K₄/K₃ = 1,4/0,9 = 1,56. DIP < 2, следовательно, решетчатая тарелка удовлетворяет исходным данным.