9. Определение гидравлического сопротивления тарелки [1,4,5,6,7,9]

Гидравлическое сопротивление ректификационного тарельчатого аппарата и, как его элемента, отдельной тарелки является важным показателем работы, определяющим, минимальное расстояние между тарелками и работу переливного устройства. Гидравлическое сопротивление тарелки зависит от ее конструктивных особенностей и типа тарелки.

Независимо от типа тарелки общее гидравлическое сопротивление ее ДР можно рассчитывать как сумму трех составляющих

AP=APeyx+ДPcт⁺ДPcг. (41)

где ДРсух - сопротивление сухой тарелки. Па;

ДРо - сопротивление, вызванное силами поверхностного натяжения. Па;

АРст - статическое сопротивление слоя жидкости на тарелке,

Па.

Гидравлическое сопротивление сухой тарелки как колпачковой, так и ситчатой определяют по уравнению

-Ру

(42)

где Wo - скорость пара в отверстиях ситчатой тарелки или скорость в прорезях колпачка, м/с;

£, - коэффициент сопротивления для тарелок;

ситчатых £=1,82;

колпачковых ^=5,4-6.

Гидравлическое сопротивление, вызываемое силами поверхностного натяжения, находят по уравнению

4а-А^=у, (43)

где а - поверхностное натяжение, Н/м;

с1э -диаметр отверстия для ситчатой тарелки или эквивалентный диаметр прорези колпачка, определяемый по соотношению

(1э-44/П, (44)

33

где fnp - площадь прорези, м²;

П - периметр прорези, м. Статическое давление слоя жидкости на колпачковой тарелке

ДРст-h^png, (45) где her - высота барботажа на тарелке, м;

рп - плотность парожидкостного слоя на тарелке, кг/м³, принимают в пределах (0,4-0,6)рх;

рх - плотность жидкости на тарелке, кг/м³. Высота барботажа на колпачковой тарелке

hcT^hnorp+ho^l+Ah+A/l, (46) где hnorp - высота погружения прорезей, определяемая как разность отметок верхней кромки сливной перегородки и верхнего обреза прорезей в колпачке, м;

Ьоткр - высота открытия прорезей. Как правило, колпачковые тарелки работают с полным открытием прорезей, поэтому эта величина может быть принята равной высоте прорезей, м;

Ah - величина превышения уровня жидкости над сливной перегородкой, м;

Д - градиент уровня жидкости на тарелке. Эта величина для колонн среднего диаметра незначительна и ею в расчете можно пренебречь, м.

Величину превышения уровня жидкости над сливной перегородкой находят по уравнению

(L\²¹³

Дй= 0,00284 Д- , (47) \b}

где L - расход жидкости, мЭ/ч;

b - ширина сливной перегородки, м;

К - безразмерный коэффициент, учитывающий увеличение скорости и сужение потока жидкости, КМ.

Для ситчатой тарелки статическое давление слоя жидкости определяют из уравнения

ДР^ = U(^ + д/^)а<?, (48) 34

где К' - относительная плотность парожидкостного слоя на тарелке (принимают 0,4-0,6);

Ah - величина превышения уровня жидкости на тарелке, м, находят по уравнению (47);

hnep - высота переливного порога, м;

рх - плотность жидкости на тарелке, кг/м³.

После конструирования контактного устройства необходимо проверить принятое межтарельчатое расстояние из условий нормальной работы переливного устройства.

Расстояние между тарелками должно удовлетворять следующему соотношению:

Н>Ьз+Ьд4-Ьъ (49) где Ьз - высота, обеспечивающая гидравлический затвор, препятствующий проходу пара через переливное устройство тарелки, м;

Ьд - динамический напор, создающий переток жидкости с тарелки на тарелку, м;

hie - конструктивная высота, м (см. рис. 13).

В практике для проверки принятого расстояния между тарелками используют упрощенное соотношение

Н^>^. (50)

P.g где ДРщ - полное гидравлическое сопротивление тарелки. Па;

рх - плотность жидкости в переливном устройстве, кг/м³. Полное сопротивление колонны определяют по формуле

ДРк-пДРгп, (51) где n - число тарелок в колонне.

35

Рис.13. Схема расположения двух соседних ситчатых тарелок