3.9. Гидравлический расчет насадочных колонн

3.9.1. Гидравлическое сопротивление насадочных колонн определяют гидравлическим сопротивлением смоченной насадки. При заполнении колонны насадкой в виде колец Рашига диаметром до 30 мм гидравлическое сопротивление смоченной насадки можно определить по формуле Н.М.Жаворонкова и М.Э.Аэрова [3,c.137]

(3.91)

где Р_см – гидравлическое сопротивление смоченной насадки;

Р_сух – гидравлическое сопротивление сухой насадки, Па;

П_н – уменьшение свободного объема насадки.

Гидравлическое сопротивление сухой насадки:

(3.92)

где  - безразмерный коэффициент сопротивления при прохождении пара через слой насадки. Для беспорядочно загруженных насадок: при ламинарном режиме Re  40,

 = 140/ Re; при турбулентном режиме Re  40,  = 16/ Re;

Н – высота слоя насадки, м;

d_э – эквивалентный диаметр, м;

w_п – скорость пара (действительная), м/с;

_п – плотность пара, кг/м³.

Эквивалентный диаметр d_э можно выразить через характеристики насадки – свободный объем V_св, м³/м³ и удельную поверхность насадки σ м²/м³

Уменьшение свободного объема насадки

(3.93)

где Г = L/F – плотность орошения колонны, м³/(м²с);

F – площадь сечения колонны, м²;

L – количество жидкости, стекающей по колонне, м³/с;

- постоянный коэффициент;

Re_ж= 4ω_ж_н_ж ,

где ω_ж – массовая скорость жидкости, кг/(м² ·с).

3.9.2. Сопротивление орошаемых насадочных колонн можно определить по уравнению

(3.94)

где - перепад давлений на 1 м высоты насадки при наличии орошения, в Н/(м²м);

- то же при сухой насадке;

А – коэффициент, зависящий от рабочей скорости;

n = 0,190 для систем пар - жидкость.

4. Пример расчета тарельчатой ректификационной колонны

Произвести расчет непрерывно действующей тарельчатой ректификационной колонны с круглыми колпачками для разделения смеси сероуглерод - четыреххлористый углерод, если производительность колонны по дистилляту Р = 1000 кг/ч.

Начальная концентрация сероуглерода в исходной смеси = 30%, конечная = 90%, содержание сероуглерода в кубовом остатке = 1%. В дефлегматоре пары полностью конденсируются, ректификация происходит при атмосферном давлении.

Равновесные составы жидкости x^* и пара y^* в зависимости от температуры в мольных процентах приведены в таблице 4.1 [4] и в приложении 6.

Таблица 4.1

t	76,7	73,7	71	66	62,3	59	56,1	53,7	51,6	49,6	47,9	46,3
x	0	5	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
y	0	13,2	24	42,3	54,4	64,5	72,6	79,1	84,8	90,1	95	100