5.7. Определим объемный расход пара проходящего в колонне при средней температуре в колонне и диаметр колонны.
Определим среднюю температуру в колонне:
Определим объемный расход пара проходящего через колонну:
Определим среднюю скорость пара в колонне:
Определим диаметр колонны по формуле [4]:
Подставив значения, получим:
По стандартным диаметрам колонн принимаем [6]:
Тогда скорость пара в колонне будет:
5.8. Определим число круглых колпачков с паровыми патрубками на тарелке, размеры колпачка и скорость пара в прорезях.
Определим площадь сечения колонны:
Принимая живое сечение
;
находим общее сечение патрубков:
Выбираем круглые
колпачки при стандартных патрубках
внутренним диаметром
,
тогда площадь сечения одного патрубка
будет:
Количество патрубков:
По условию разбивки колпачков на тарелке принимаем:
Определим размер колпачка:
где: - расстояние по вертикали от верхнего обреза патрубка до колпачка:
Площадь
составляет:
где:
- внутренний диаметр колпачка;
-
наружный диаметр патрубка, 56мм;
Выбираем
колпачки внутренним диаметром
,
и наружным
.
Прорези - прямоугольные, шириной
,
высотой
.
Площадь сечения одной прорези:
Из условия
находим количество прорезей в колпачке:
Общая ширина прорезей в одном колпачке составляет:
Периметр колпачка равен:
.
Таким образом расстояние между колпачками составляет:
.
Определяем скорость пара в прорезях.
Фактическое живое сечение в прорезях колпачков на одной тарелке составляет:
.
Откуда:
Скорость пара в прорезях определяем по формуле:
.
Определяем скорость
соответствующий полному открытию
прорезей, при
,
и
:
5.9. Определение гидравлического сопротивления барбатажных тарелок.
Гидравлическое сопротивление барбатажных тарелок складывается из:
где:
-
гидравлическое сопротивление сухой
тарелки;
-
гидравлическое сопротивление столба
жидкости на тарелке;
-
гидравлическое сопротивлением
обусловленное силами поверхностного
натяжения.
5.9.1. Определим гидравлическое сопротивление барботажных тарелок в верхней части колонны.
Определим сопротивление сухой тарелки по формуле:
где:
-
плотность пара в верху колонны;
- скорость пара в
прорезях колпачка;
- коэффициент сопротивления
(для колпачковых тарелок принимаем 5).
.
Определим гидравлическое сопротивление столба жидкости на колпачковой тарелке по формуле:
;
где:
- ускорение силы тяжести;
- отношение плотности
пены к плотности чистой жидкости
(принимаем 0,5);
- плотность жидкости
в верху колонны;
- расстояние от верхнего
края прорезей до сливного порога;
- высота прорези;
- высота уровня жидкости
над сливным порогом.
Определим объемный расход жидкости в верху и низу колонны:
Определим высоту уровня жидкости над сливным порогом:
где:
=
0,48 – периметр сливного порога;
Определим гидравлическое сопротивление столба жидкости на тарелке:
.
Определим гидравлическое сопротивление обусловленное силами поверхностного натяжения по формуле:
где:
- принимаем поверхностное натяжение
фракции ацетон-этиловый спирт в верху
колонны, равной
;
- диаметр прорези в
колпачковой тарелке.
Определим диаметр прорезей в колпачковой тарелке:
.
Определим гидравлическое сопротивление обусловленное силами поверхностного натяжения:
.
Определим общее гидравлическое сопротивление барбатажных тарелок в верхней части колонны:
.
5.9.2. Определим гидравлическое сопротивление барботажных тарелок в нижней части колонны.
Определим сопротивление сухой тарелки по формуле:
где:
-
плотность пара в низу колонны;
- скорость пара в прорезях колпачка;
- коэффициент сопротивления (для колпачковых тарелок принимаем 5).
.
Определим гидравлическое сопротивление столба жидкости на колпачковой тарелке по формуле:
;
где: - ускорение силы тяжести;
- отношение плотности пены к плотности чистой жидкости (принимаем 0,5);
- плотность жидкости в низу колонны;
- расстояние от верхнего края прорезей до сливного порога;
- высота прорези;
- высота уровня жидкости над сливным порогом.
Определим объемный расход жидкости в верху и низу колонны:
.
Определим высоту уровня жидкости над сливным порогом:
где: = 0,48 – периметр сливного порога;
Определим гидравлическое сопротивление столба жидкости на тарелке:
.
Определим гидравлическое сопротивление обусловленное силами поверхностного натяжения по формуле:
где:
- принимаем поверхностное натяжение
бензол-толуольной фракции в нижней
части колонны, равной
;
- диаметр прорези в колпачковой тарелке.
Определим диаметр прорезей в колпачковой тарелке:
.
Определим гидравлическое сопротивление обусловленное силами поверхностного натяжения:
.
Определим общее гидравлическое сопротивление барбатажных тарелок в верхней части колонны:
Проверим, соблюдается
ли при расстоянии между тарелками
необходимое для нормальной работы
тарелок условие:
Для тарелок нижней части колонны, у которых гидравлическое сопротивление больше, чем у тарелок верхней части
Следовательно, условие соблюдаются.
Рассчитаем минимальную скорость пара в отверстиях:
.
Расчетная скорость
,
следовательно, тарелки будут работать
всеми отверстиями.