2.5.2. Гідравлічний опір ковпачкової тарілки

Опір сухої ковпачкової тарілки (див. рис. 2.5, 2.6 і рис. 2 Додатоку 3) розраховують по рівнянню (2.56), що і для сухої ситчастої тарілки, але коефіцієнт гідравлічного опору ζ_o рекомендують [2], рівним 2,0÷5.

Величиною ΔР_σ нехтують.

Опір шару рідини на тарілці можна визначити по спрощеній залежності

, (2.60)

де

h_г.б. – висота переливу, м;

Δh – перепад рівнів рідини на тарілці на шляху її руху, м.

Величину перепаду рівнів рідини на тарілці можна орієнтовно оцінити по залежності

, (2.61)

де

λ_е – еквівалентний коефіцієнт опору перетоку рідини на тарілці, λ_е≈16∙l_x;

l_x – довжина шляху рідини на тарілці, м;

l₂ – периметр зливу, м;

V_x – витрата рідини, яка протікає через переливний пристрій, м³/с;

h_пор – висота зливного порога, м;

h_зл – висота підпору рідини над зливним порогом, м.

Основні параметри ковпачкової тарілки приведені на рисунках 2.5 і 2.6.

Глибину барботажу можна розрахувати відповідно до рекомендацій [6]:

, (2.62)

где П – абсолютний тиск в колоні, Па.

Висоту відкриття прорізу можна визначити по рівнянню

, (2.63)

де

V_y – об’ємна витрата газу, м³/с;

m – кількість ковпачків на тарілці, шт.;

z – кількість прорізів в одному ковпачку (див. таблицю 4 Додатку 3), шт.;

b – розрахункова ширина прорізу, м.

Висота зливного порога на ковпачкових тарілках

h_пор = h_г.б. – h_зл + h_пр + h_у, (2.64)

де

h_у – висота установки ковпачка (приймають від 0 до 10 мм), м.

Висота підпору рідини над зливним порогом

. (2.65)

В промислових колонах допускають бризковиніс до 0,1 кг рідини на 1 кг газу. Відносний винос рідини U можна розрахувати по рівнянню

, (2.66)

де

h_пн – висота шару піни, яка утворюється на тарілках.

σ_х – поверховий натяг рідини, Н/м;

К₁, n – коефіцієнти, які приведені в таблиці 5 Додатку 3.

Рис. 2.5. Розташування ковпачка і зливного порога.

Рис. 2.6. Основні параметри ковпачкової тарілки.

Висоту шару піни можна орієнтовано оцінити по рівнянню

. (2.67)

Значення коефіцієнтів (К₂, К₃ і К₄) , які входять до рівняння (2.67) наведені в таблиці 5 Додатку 3.

2.6. Гідравлічний опір насадкової колони

Гідравлічний опір сухої насадки (в Па) визначають по рівнянню

, (2.68)

де

ξ_о – коефіцієнт опору сухої насадки;

Н_нас – робоча висота насадки, м;

d_е – еквівалентний діаметр насадки, м;

W – приведена швидкість газу, м/с.

Еквівалентний діаметр насадки рівний

, (2.69)

Коефіцієнт опору для сухої насадки ξ_о можна прийняти [1] такий:

• для сідловидних насадок в інтервалі Re_y=500÷5000 ξ_о=2,6 ;

• для кілець Рашига в інтервалі Re_y=500÷6200 ξ_о=4,5 ;

• для пластмасових кілець Палля в інтервалі Re_y=1000÷5000 ξ_о=3,0.

Для кільцевих насадок також рекомендують [1]

для ламінарного режиму (Re_y<40)

, (2.70)

для турбулентного режиму (Re_y>40)

. (2.71)

Критерій Рейнольдса для газу Re_y розраховують по рівнянню

, (2.72)

ν_у – кінематичний коефіцієнт в’язкості для газу, м/с².

Для визначення гідравлічного опору зрошуваної насадки ΔР при режимах нижчих точки підвішування W/W_з<0,6 можна застосовувати графічну залежність від величини К для кілець Рашига і Палля розміром 25÷50 мм і сідел розміром 25 і 35 мм (рис. 2.7) [2], причому

, (2.73)

де

– критерій Фруда;

– критерій Рейнольдса для рідини;

ν_х – кінематичний коефіцієнт рідини, м/с²

q – густина зрошення, м³/(м²∙с).

Рис. 2.7.Значення в залежності від К∙10⁶ [2].

При режимах нижчих і вищих точки підвішування гідравлічний опір для автомодельного режиму, відносно Re_y, розраховують з рівняння [7]

, (2.74)

де

– газовий критерій Ейлера для сухої насадки;

m – емпіричний коефіцієнт, який залежить від типу і розміру насадки; його значення наведені в таблиці 2.4.

Таблиця 2.4

Значення коефіцієнта m в формулі (2.74)

Насадка	m∙103
Керамічні кільця Рашига 25 мм 50 мм	2,26 0,79
Пластмасові кільця Палля 50 мм	0,95
Сідла "Інталокс" 25 мм 44 мм 50 мм	1,80 1,29 0,75

В газовий критерій Ейлера для зрошуваної насадки

, (2.75)

входить ε_зр – вільний об’єм зрошуваної насадки, який знаходять із рисунка 2.8, попередньо розрахувавши величину . Де – критерій Галілея для рідини, який визначається по номінальному розміру насадки d.

Універсальною кореляцією, яка застосовується для всіх гідродинамічних режимах, визнають графічну залежність Едулджі [2] (рис.2.9)

, (2.76)

де

– комплекс;

– критерій Фруда для газу, який розраховується по номінальному розміру насадки d;

– умовний критерій Рейнольдса, розрахований по номінальному діаметру насадки d і динамічної в’язкості рідини μ_х;

Ф_х=ρ_w/ρ_х;

Ф_у=ρ_y/ρ_пов;

ρ_w, ρ_х – густина води і зрошуваної рідини, кг/м³;

ρ_пов, ρ_y – густина повітря і газу, кг/м³.

Значення коефіцієнта С приведені в таблиці 2.5.

Таблиця 2.5

Значення коефіцієнта С, який входить до комплексу Y

Насадка	Межі d, мм	С
Кільця Рашига	9,5 – 51	1,000
Металеві кільця Палля	25 – 38	0,261
Сідла "Інталокс"	13 – 38	0,371

Для находження ΔР треба розрахувати Y і провести горизонталь до перетину з вертикальною лінією, яка встановлена в точці q/W. Крива ΔР, яка проходить через точку перетину дає відповідний гідравлічний опір насадки (Па) висотою 1 м.

Рис. 2.8. Залежність ε_зр/ε від при підвішуванні [2].

Рис. 2.9. Кореляція Едулджі [2].