Гидравлический расчет тарелок - Ректификационная колонна с ситчатыми тарелками

Выбираем ситчатую тарелку типа ТС. [4]

Принимаем следующие размеры ситчатой тарелки:

    - диаметр отверстий D = 0,4 мм - шаг между отверстиями T = 10 мм - относительное свободное сечение тарелки FC = 6,5% - свободное сечение колонны 0,126 м2 - рабочее сечение тарелки 0,054 м2 - сечение перелива 0,004 м2 - относительная площадь перелива 3,81 % - периметр слива LC = 0,302 м

Рассчитаем гидравлическое сопротивление тарелки в верхней и нижней части колонны по формуле:

(1.19)

Где ?PСух - сопротивление сухой тарелки; ?PУ - сопротивление, вызываемое силами поверхностного натяжения; ?PПж - сопротивление парожидкостного слоя на тарелке.

А) Верхняя часть колонны

Гидравлическое сопротивление сухой тарелки (1.19):

Ректификационный колонна смесь тарелка

, (1.20)

Где ж = 1,82 - коэффициент сопротивления ситчатых тарелок со свободным сечением 7 -10 %;

Щ0 = щ/FC = 1,04/0,065 =16

- скорость пара в отверстиях тарелки, м/с.

Отсюда:

Сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения:

(1.21)

Где

У = xМет*уМет + xВ*уВ = 0,49*17,6*10-3 + 0,51*62,6*10-3= 31,93*10-3

Поверхностное натяжение жидкости при средней температуре в верхней части колонны 680С, Н/м; УМет, уВ - поверхностное натяжение ацетона и воды, Н/м; [3]

Тогда:

Сопротивление парожидкостного слоя на тарелке:

(1.22)

Где

K = СПж/сЖ

- отношение плотности парожидкостного слоя (пены) к плотности жидкости, принимаемое приближенно равным 0,5; HПж - высота парожидкостного слоя на тарелке, м.

Высота парожидкостного слоя:

(1.23)

Величину ?H - высоту слоя над сливной перегородкой рассчитываем по формуле:

(1.24)

Где VЖ - Объемный расход жидкости, м3/с; П - периметр сливной перегородки, м.

Объемный расход жидкости в верхней части колонны:

(1.25)

Где

MCp = х Ср * ММет+ (1- х Ср)*МВ = 0,49*32+0,51*18 = 24,86

- средняя мольная доля масса жидкости, кг/кмоль.

Находим ?H:

Высота парожидкостного слоя на тарелке:

Сопротивление парожидкостного слоя:

Общее гидравлическое сопротивление тарелки в верхней части колонны по формуле (1.19):

Б) Нижняя часть колонны

Гидравлическое сопротивление сухой тарелки по формуле (1.20):

Сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения по формуле (1.21):

Где

У = XМет*уМет + xВ*уВ = 0,05*15,71 *10-3+0,91*58,3*10-3 = 56,74 * 10-3

Поверхностное натяжение жидкости при средней температуре в нижней части колонны 95,60С, Н/м.[3]

Объемный расход жидкости в нижней части колонны:

, (1.26)

Где

M ср = х//Ср * ММет + (1 - х//Ср) *МВ = 0,05*32 + 0,95*18 = 18,7

МF = хF * ММет + (1 - хF) *МВ = 0,06*32 + 0,94*18 = 18,84

Мольная масса исходной смеси, кг/кмоль.

Тогда:

Рассчитываем ?H по формуле (2.22):

Сопротивление парожидкостного слоя по формуле (1.24):

Общее гидравлическое сопротивление тарелки в верхней части колонны по формуле (1.19):

Проверим, соблюдается ли при расстоянии между тарелками H = 0,3 м необходимое для нормальной работы тарелок условие

(1.27)

Для тарелок нижней части колонны, у которых гидравлическое сопротивление ?P больше, чем у тарелок верхней части:

Следовательно, вышеуказанное условие (1.27) соблюдается.

Проверим равномерность работы тарелок - рассчитаем минимальную скорость пара в отверстиях Щ0 min, достаточную для того, чтобы ситчатая тарелка работала всеми отверстиями:

(1.28)

Рассчитанная скорость Щ0 = 13 м/с; следовательно, тарелки будут работать всеми отверстиями.

Похожие статьи




Гидравлический расчет тарелок - Ректификационная колонна с ситчатыми тарелками

Предыдущая | Следующая