Определение межтарельчатого уноса жидкости

Оптимальный унос, соответствующий минимальным затратам, может быть сравнительно велик – от 0,2 до 0,4 кг жидкости на 1 кг пара. Однако для технических расчётов оптимальный унос жидкости не должен превышать 0,1. Если унос выше допустимого, необходимо увеличивать расстояние между тарелками или уменьшать скорость паров, увеличивая диаметр, рабочую площадь и живое сечение тарелки.

Для тарелок колпачковых, с S – образными элементами, клапанных и ситчатых унос жидкости рассчитывают по уравнению:

,

где h_б – глубина барботажа, мм;

m – коэффициент, определяемый по уравнению:

φ и А – коэффициенты: при Н<400 мм А=9,48∙10⁷; β=4,36

при Н≥400 мм А=0,159; β=0,95

Значение коэффициента φ зависит от скорости пара и типа тарелки, принимается по данным таблицы 2.3.

Таблица 2.3

Значения коэффициента φ

Тип тарелки	При скорости пара
0,5
Колпачковая Из S – образных элементов Клапанная Ситчатая	0,4 0,3 0,6 0,8	0,6 0,6 0,8 0,9

- относительная рабочая площадь тарелки, т.е отношение площади собственно тарелки к площади сечения колонны;

- поверхностное натяжение на границе жидкость – пар, Н/м;

μ – динамическая вязкость паров, Па∙с.

Для клапанных тарелок глубина барботажа принимается равной высоте слоя светлой жидкости на тарелке, т.е

мм

.

Поверхностное натяжение зависит от состава смеси и температуры и определяется по уравнению:

,

где Н/м, Н/м – поверхностные натяжения бензола и толуола при температуре 93,5 ^оС [ 4, c.526];

; -массовые доли бензола и толуола в рассматриваемом сечении колонны.

Н/м

Динамическая вязкость смеси паров также зависит от состава и температуры и определяется по уравнению:

,

где μ_i и y_i – вязкость и мольная доля i – компонента в парах;

М_ср и М_i – средняя мольная масса и мольная масса i – компонента.

Для технических расчётов вязкость смеси паров углеводородов с достаточной точностью можно принять равной 1∙10^-5 Па∙с.

кг/кг

Таким образом, рассчитанная величина уноса жидкости ниже допустимой.

2.7 Расчёт переливного устройства

Для нормальной работы переливного устройства без «захлёбывания» необходимо, чтобы выполнялись следующие условия:

H’< H+h_п,

у < х ,

где H’ – высота вспененного слоя жидкости в сливном устройстве;

у – величина вылета ниспадающей струи;

х – максимальная ширина сливного устройства (принимается по каталогу).

С учётом вспенивания уровень жидкости в сливном устройстве определяется равенством:

,

где h’ – высота слоя светлой невспененной жидкости в сливном устройстве;

ρ’_п – средняя относительная плотность вспененной жидкости в переливном устройстве.

В колоннах разделения углеводородных газов интенсивность пенообразования слабая и при расходах жидкости меньше 65 м³/м∙ч принимают ρ’_п=0,65.

Высота слоя светлой жидкости определяется из выражения:

,

где ∆ - градиент уровня жидкости на тарелке;

;

∆Р_ж.п – сопротивление движению жидкости в переливе, определяется по уравнению:

,

где К=250 – коэффициент для тарелок с затворной (переливной) планкой.

а – наиболее узкое сечение перелива, принимается по каталогам, но не менее 0,04 м.

Для колпачковых тарелок градиент уровня жидкости определяется по номограмме [7,c.87], для остальных тарелок им можно пренебречь.

Па

мм

мм

Величину вылета ниспадающей струи определяют по уравнению:

, м

м.

Очевидно, что 350<500+60 и 0,188<0,235, где максимальная ширина сливного устройства

.

Проведённый гидравлический расчёт тарелок показывает, что принятые размеры колонны и тарелок обеспечивают некоторый запас производительности.

Примеры гидравлического расчёта других типов тарелок приведены:

· колпачковых [1, c.225]

· из S – образных элементов [7, c.105]

· ситчатых [4, c.354].