Гидродинамический расчет тарелки (на примере нижней тарелки)

Гидродинамический расчет двухпоточной тарелки выполняем по ОСТ 26−01−1488−83.

Исходные данные к расчету взяты с результатов расчёта процесса ректификации (Приложение А) и представлены в таблице 3.2.1.

Плотности жидкости и пара в зависимости от температуры принимаем в соответствии с источниками [2], [3].

Таблица 3.2.1 — Исходные данные.

Определим диапазон устойчивой работы тарелки по формуле.

(3.8).

Определим коэффициент, зависящий от поверхностного натяжения по формуле.

(3.9).

Определим вспомогательные комплексы.

(3.10).

(3.11).

откуда, подставив значения, получим.

Определим объемную нагрузку по пару по формуле.

(3.12).

м3/с;

Определим объемную нагрузку по жидкости по формуле.

м3/с.

Определим допустимую скорость пара в колонне по формуле.

(3.14).

м/с.

Определим расчетный диаметр тарелки по формуле.

(3.15).

м.

Принимаем D = 3800 мм для того, чтобы выполнялось условие удельной нагрузки, на единицу длинны периметра слива (и в том, числе по заданным размерам колонны).

Определим свободное сечение колонны по формуле.

(3.16).

м2.

Определим скорость пара в колонне по формуле.

(3.17).

м/с.

Определим фактор паровой нагрузки по формуле.

(3.18).

кг0,5/(м0,5· с).

Определим относительное рабочее сечение тарелки по формуле.

(3.19).

где S2 — относительное сечение перелива, S2 = 4,1% .

Подставив данные, получим.

.

Допустимая скорость пара в рабочем сечении вычисляется по следующей зависимости.

(3.20).

гдекоэффициент, зависящий от расстояния между тарелками, = 0,088.

Подставив значения в формулу (3.16), получим.

Определяем значения следующих выражений откуда, очевидно, следующее неравенство.

= 0,41 > = 0,137.

Определим удельную нагрузку на единицу длины периметра слива по формуле.

(3.21).

где L2 — величина периметра слива, L2 = 1,50 м,.

м2/с.

Определим подпор жидкости над сливным порогом по формуле.

м.

Принимаем h5 = h9 = 0,04 м. Определим высоту газожидкостного слоя на тарелке по формуле.

(3.23).

м.

Определим высоту сливного порога по формуле.

(3.24).

м.

Определим динамическую глубину барботажа по формуле.

(3.25).

м.

Определим коэффициент, зависящий от глубины барботажа по формуле.

(3.26).

.

Определим максимально допустимую скорость пара в свободном сечении тарелки по формуле.

(3.27).

м/с.

Свободное расчетное относительное сечение тарелки определим по следующей зависимости.

(3.28).

.

Выбираем по таблице f3 — относительное свободное сечение тарелки f3 = 7,2% при f = 0,005 м. Принимаем = f3 = 7,2%.

Определим фактор аэрации по формуле.

(3.29).

Определим коэффициент гидравлического сопротивления сухой тарелки по формуле.

(3.30).

Определим гидравлическое сопротивление тарелки по формуле.

(3.31).

Па.

Сравним полученное значение с допустимым значением перепада давления, для клапанных тарелок равным следующему значению.

.

Определим высоту сепарационного пространства по формуле.

(3.32).

где, Н — расстояние между тарелками, Н = 0,65 м ;

К5 — коэффициент вспениваемости, К5 = 1.

Подставив значения в формулу, получим.

м.

Определим межтарельчатый унос жидкости по формуле.

(3.33).

Определим скорость жидкости в переливе по формуле.

(3.34).

м/с.

Определим допустимую скорость жидкости в переливе.

(3.35).

Проверим выполнение условия.

> (3.36).

0,175 м/с > 0,097 м/с.

Условие (3.36) выполняется, расчёт выполнен верно.

Расчет процесса ректификации показал, что после замены колпачковых тарелок на клапанные содержание бензиновой фракции (фракции НК-105) в колонне К-1 из многокомпонентой смеси в продукте ректификации составляет 99% массовых.