4. Высота светлого слоя жидкости на тарелках

Для колпачковых тарелок высоту светлого слоя жидкости h₀можно определить по уравнению:

где h_пер – высота переливной перегородки, м;q– линейная плотность орошения (объемный расход жидкости на единицу длины переливной перегородки тарелки), м³/(м·с);ω– скорость пара в рабочем сечении тарелки, м/с.

Линейная плотность орошения q:

где – объемный расход жидкой фазы, м³/с;– периметр слива, м;–  массовый расход жидкой фазы.

Для ситчатых и клапанных тарелок в практических расчетах можно пользоваться уравнением:

где – вязкость жидкой среды при средней температуре в колонне, мПа·с;,– поверхностное натяжение соответственно жидкой фазы и воды при средней температуре в колонне, мН/м. Значения поверхностных натяжений некоторых веществ приведены в Таблица П 10.

В нашем случае

Расчет проведем для питающей тарелки (тарелка принята ситчатого типа). Массовый расход жидкости на ней складывается из массового расхода питания и флегмы, кг/с:

Тогда объемный расход жидкости на питающей тарелке:

Линейная плотность орошения (плотность орошения на единицу длины слива тарелки), м³/(м·с) :

м

Проверим равномерность работы ситчатых тарелок – рассчитаем минимальную скорость пара в отверстиях , достаточную для того, чтобы тарелка работала всеми отверстиями:

где – средняя плотность жидкой фазы, кг/м3;– высота светлого слоя жидкости на нижних тарелках, м;– коэффициент гидравлического сопротивления сухой тарелки (см.Таблица 2 .5),

м/с.

В нашем случае скорость пара в отверстиях выбранной тарелки:

где – относительное свободное сечение тарелки, %.[2]

м/с

Тарелка будет работать равномерно, так как .

Примечания:

1. Если условие не выполняется, нужно взять тарелку с меньшим значением.

2. Для колпачковых тарелок проверку условия не проводят.

.

5. Гидравлическое сопротивление тарелок колонны

Гидравлическое сопротивление тарелок колонны :

где и– гидравлическое сопротивление тарелки верхней и нижней частей колонны соответственно, Па;и– число тарелок верхней и нижней частей колонны.

Полное гидравлическое сопротивление тарелки складывается из трех слагаемых: ,,, где– гидравлическое сопротивление сухой тарелки, Па;– гидравлическое сопротивление парожидкостного слоя на тарелке, Па;– гидравлическое сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения, Па:

где – коэффициент сопротивления сухой тарелки (Таблица 2 .5);– скорость пара в отверстиях тарелки, м/с.

Таблица2.5 Коэффициенты сопротивления сухой тарелки
Тарелка
Колпачковая	4,0 – 5,0
Клапанная	3,6
Ситчатая	1,1 – 2,0
Провальная с щелевыми отверстиями	1,4 – 1,5

Расчет производится для питающей тарелки:

Па

Гидравлическое сопротивление парожидкостного слоя на питающей тарелке:

Па

Гидравлическое сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения (для ситчатых тарелок):

где – коэффициент поверхностного натяжения смеси при средней температуре в колонне, Н/м;– диаметр отверстий сита, м.

Поверхностные натяжения низкокипящего и высококипящего компонентов (исоответственно) можно определить по Таблица П 10.

Па

Полное сопротивление одной тарелки верхней и нижней частей колонны:

Па

Полное гидравлическое сопротивление колонны определим исходя из допущения о том, что сопротивление всех тарелок равно сопротивлению питающей тарелки (на самом деле сопротивление тарелок укрепляющей части колонны обычно на 5-20% ниже, вследствие меньшего расхода жидкости и толщины светлого слоя жидкости на них) по уравнению :

Па

Проверяем правильность выбранного расстояния между тарелками , которое может обеспечить работу гидрозатвора: