книги из ГПНТБ / Разделение смесей кремнийорганических соединений

интенсивной жидкостной нагрузке, как правило, следует при­ менять двухпоточные тарелки.

Для расчета величины сопротивления переливного кармана потоку жидкости можно использовать общее уравнение гидрав­ лики в виде

(X, 18)

где Wx2 — скорость жидкости в сечении под перегородкой пере­ ливного кармана, м/с; | ж — коэффициент сопротивления: для перегородки кармана с плавным закруглением нижней кромки 1Ж= 2,1, для перегородки с острой нижней кромкой | ж = 3,2.

Рис. Х-5. Принципиальные схемы переливных устройств однопоточных та­ релок с сегментным переливом (а) и с сегментным боковым переливом, хлор-

зу; III — разнонаправленное движение жидкости на смежных тарелках; IV — одина­

ковое направление движения жидкости на смежных тарелках.

Основные размеры переливного устройства. Ширина пере­ ливного кармана в верхней части SK должна быть достаточной, чтобы обеспечить необходимую площадь для дегазации, т. е. должно выполняться условие SK > /к; где /к — вылет струи чи­ стой жидкости, рассчитанный по средней скорости движения жид­

208

Для расчета вылета струи используют уравнение

где А/? — сопротивление тарелки потоку пара, мм вод. ст.; Кп — коэффициент запаса высоты переливного устройства, учитываю­ щий вспениваемость жидкости: для слабопенящихся жидкостей Кп = 1,25—1,50; для жидкостей средней степени вспениваемости Кп = 2,0; для сильнопенящихся жидкостей К п = 2,5—3,0.

Хлорсиланы можно отнести

кслабопенящимся жидкостям.

Сучетом того что в кармане находится жидкость, насыщен­ ная парами (газами), расстоя­ ние между тарелками опреде­ ляют из условия

Для большинства практических случаев рекомендуется при­ нимать скорость жидкости в переливном устройстве от 0,10 до

0,20 м/с [199, 201].

Расчет скорости жидкости в нижней части переливного кар­ мана можно проводить по уравнению скорости всплывания пу­

Скорость жидкости в нижней части перелива Wxl определяют из выражения

нению со скоростью всплывания пузырьков пара; для слабопеня-

Q

Рх W'ki

где Q — объем жидкости, протекающей через переливное устрой­ ство, м3/с; В 0 — длина нижней кромки стенки переливного кар­ мана, м.

Гидравлический расчет колпачковой тарелки

Сопротивление тарелок с круглыми (капсульными) колпач­ ками. Схема гидравлического расчета колпачковой тарелки пред­

где Ар — общее сопротивление тарелки, кгс/м2; Арс — сопро­ тивление сухой тарелки, кгс/м2; Арж— сопротивление слоя жидкости на тарелке, кгс/м2; Ара — сопротивление, обусловлен­ ное действием сил поверхностного натяжения, кгс/м2.

Сопротивление сухой тарелки определяют по уравнению

где W0lI — скорость пара в паровых патрубках, м/с; £ — коэффи­ циент сопротивления сухой колпачковой тарелки; для стандарт­ ных тарелок | = 4,0—4,5.

По известным уравнениям гидравлики с достаточной для прак­ тических целей точностью можно рассчитать величину £ как сумму коэффициентов местных сопротивлений £г за счет изменения на­ правления движения, а также сечений потока пара под колпач­ ком [168].

Сопротивление, обусловленное действием сил поверхностного натяжения, определяют по следующему уравнению;

210

где о — поверхностное натяжение жидкости на границе с паром (газом), кгс/м; ггилр — гидравлический радиус открытой части прорези колпачка, м.

Составляющую Држприближенно можно рассчитать по урав­ нению

Рис. Х-7. Схема для гидравлического расчета колпачковой тарелки .

Для расчета сопротивления колпачковой тарелки могут быть использованы также и другие уравнения, являющиеся видоизме­ нением изложенной выше методики [199, 201, 410, 417, 539].

Открытие прорезей колпачков. Величину рабочего открытия трапециевидной прорези колпачка определяют из уравнения [167]

рина нижнего и верхнего оснований и высота прорези соответст­

для полного открытия прорези, м; р = 0,88—коэффициент рас­ хода пара через прорези колпачка.

Пропускная способность прорезей по пару существенно воз­ растает за счет создания относительно небольшого дополнитель­ ного открытия прорези 1г = 5—10 мм, поэтому эксплуатация при полностью открытых прорезях позволяет обеспечить стабиль­ ную работу колпачков (тарелки) в широком диапазоне изменения нагрузок по пару.

Рис. Х-8. Графики для определения поправочных коэффициентов С2 [урав­ нение (X,32)) и С2 (уравнение Х,33):

Градиент уровня жидкости на тарелке. Эту величину обозна­ чают через А и определяют по уравнению, полученному в рабо­ те [438].

0,82НГугуп = 1,1, измеряется в см; п — число рядов колпачков

между патрубками в направлении, перпендикулярном потоку жидкости, см; — общее свободное расстояние для прохода жидкости между колпачками в направлении, перпендикулярном потоку, см; а = /2//г, С2 — коэффициент, учитывающий влияние

212

где С'2 — коэффициент, учитывающий влияние нагрузки по пару на величину градиента и определяемый по графику на рис. Х-8, б.

Чрезмерно большой градиент уровня жидкости может быть одной из причин неравномерной работы тарелки.

Степень равномерности распределения пара по тарелке мож­

Для правильно рассчитанной тарелки К ^ 0,5. Сопротивление колпачковых тарелок из элементов S-образного

профиля. Для расчета сопротивления тарелок из S-образных элементов предложено несколько уравнений [3, 88, 161, 533],

где Won — скорость пара в паровых патрубках, м/с; k — попра­ вочный коэффициент, учитывающий степень газонасыщения жид­ кости на тарелке и определяемый по уравнению

Межтарельчатый унос жидкости. Унос жидкости потоком паров на вышележащие тарелки приводит к ухудшению раздели­ тельной способности аппарата и увеличению жидкостной нагруз­ ки тарелок.

Относительный унос жидкости е в кг/кг пара рассчитывают по уравнению [166]

где WK— скорость пара, отнесенная к площади свободного сече­ ния колонны, равной площади сечения колонны за вычетом площади, занятой переливными устройствами, м/с; ф — относи­ тельная площадь зеркала барботажа, определяемая как отно­ шение площади барботажа между колпачками к площади сво­ бодного сечения колонны; для большинства конструкций колпач­ ковых тарелок ф = 0,45—0,55; kh — коэффициент, учитываю­ щий глубину барботажа

т — поправочный коэффициент, учитывающий физические свой­ ства парожидкостной системы:

213

где а — поверхностное натяжение жидкости на границе с паром; уп — удельный вес пара; уж— удельный вес жидкости; рп — вязкость пара; те же величины со штрихом относятся к системе

Гидравлический расчет струйной тарелки с вертикальными перегородками

Сопротивление струйных тарелок с вертикальными перего­ родками в рабочем диапазоне нагрузок можно рассчитать по уравнению [159, 165]

и основанием тарелки, м/с.

Величины коэффициента сопротивления сухой тарелки приве­ дены в табл. Х.1.

Подпор жидкости над сливом для тарелок этого типа опреде­ ляют [66] из уравнения

стояние от плоскости тарелки до осевой линии выреза в перего­ родке, м.

Скорость пара, обеспечивающая вступление тарелки в нор­ мальную работу, может быть найдена из уравнения, приведен­ ного в работе [154]

214

где Wож = /-„/(3600-F0) — скорость жидкости в отверстиях та­ релки в расчете на их полное сечение, м/с; р — коэффициент расхода при истечении жидкости, р = 0,62; F0 — площадь сво­ бодного сечения тарелки, м2

где R — радиус лепестков, м; а — угол отгиба лепестков; N 0 — число отверстий (лепестков) на тарелке.

Рис. Х-9. Относительный унос ге жидкости потоком газа (система воз­ дух — вода) при:

Для расчета высоты вспененной жидкости на струйных та­ релках с вертикальными перегородками может быть использовано, уравнение

где Нп — высота вспененной жидкости на тарелке, мм; уп— удель­ ный вес пара, кгс/м3; W — скорость пара в полном сечении ко­

с колпачковой тарелки, а для тарелок с перегородками высотой 50 мм — значительно меньше, чем для колпачковых (рис. Х-9). Для тарелок без перегородок наблюдается быстрое возрастание уноса, особенно при а = 25°, что связано с возникновением воз­ вратного потока парожидкостной смеси в межтарельчатом прост­ ранстве.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТАРЕЛОК РАЗЛИЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ РЕКТИФИКАЦИИ МЕТИЛХЛОРСИЛАНОВ

На рис. Х-10 приведена зависимость общего к. п. д. т;0 для различных тарелок, имеющих специальные переливные устройст­ ва, от скорости пара в полном сечении колонны W, м/с.

На рис. Х-11 представлены данные по эффективности различ­ ных модификаций тарелок провального типа. Данные получены

21S

Т а б л и ц а Х.2. Сравнительные характеристики различных конструкций тарелок

=11,6%; 6= 1 мм

*Сопротивление получено при нагрузке, указанной в скобках, а не при максимальной.

*Нагрузка 108,00 кг/(м2 -ч), при которой определялось сопротивление, меньше минимальной для данной тарелки.