Гидравлический расчёт колпачковых тарелок 1-й секции.

 

       Определяем количество пара поднимающегося вверх по колонне. Примем допущение, что расход пара во всей колонне является величиной постоянной и находится:

       Определяем расход жидкости в верхней и нижней части колонны:

       Для расчёта диапазон колебания нагрузки принимаем равными:

       К₃=0,8 – коэффициент уменьшения нагрузки

       К₄=1,1 – коэффициент увеличения нагрузки

 

       1. Диапазон колебания нагрузки.

       Такое значение приемлемо для колпачковых тарелок.

       2. Расчёт оценочной скорости для нижней части:

       Для верхней части:

       3. Диаметр нижней части:

       Верхней части:

       4. Так как диаметры оказались одинаковыми принимаем колонну одного диаметра D_К=2,4 м

       Действительную скорость пара в нижней части находим:

       В верхней части:

       5. По таблице 6 [1] периметр слива и относительное сечение перелива . Относительная активная площадь тарелки:

       6. Фактор нагрузки для нижней части колонны:

       Для верхней части:

       Коэффициент поверхностного натяжения для нижней части колонны:

       Для верхней части:

       Принимая минимальное расстояние между тарелками , по табл. 6.7 [1] определяем комплекс В₁ для верхней и нижней частей колонны:

       Допустимая скорость пара в рабочем сечении колонны для нижней части:

       Для верхней части:

       7. Проверяем условие допустимости скоростей пара для верхней и нижней частей колонны:

 

       Условие не выполняется, поэтому необходимо увеличивать межтарельчатое расстояние, а при достижении максимального значения принимать тарелку большего диаметра до тех пор пока условие не сойдётся. Расчёт для нижней и верхней частей колонны ведём раздельно.

 

Расчёт нижней части секции:

 

       Принимаем следующее диаметр:

 

       Принимаем следующее диаметр:

 

       Принимаем следующее диаметр:

 

       Принимаем следующее диаметр:

 

       Увеличиваем межтарельчатое расстояние:

 

       Увеличиваем межтарельчатое расстояние:

       Увеличиваем межтарельчатое расстояние:

       Условие выполнилось. Продолжаем расчёт дальше.

           

       8. Удельная нагрузка на перегородку в нижней части:

       Условие не выполняется. Увеличиваем диаметр колонны:

 

       Увеличиваем межтарельчатое расстояние:

 

       Условие выполнилось. Продолжаем расчёт дальше.

 

       Удельная нагрузка на перегородку в нижней части:

 

       Условие не выполняется. Увеличиваем диаметр колонны:

 

       Условие выполнилось. Продолжаем расчёт дальше.

 

       8. Удельная нагрузка на перегородку в нижней части:

       Условие выполнилось. Продолжаем расчёт дальше.

 

       9. Фактор паровой нагрузки:

Подпор жидкости над сливным порогом:

       10. Глубина барботажа h_б=0,03 м (табл. 6.4. [1]), высота прорези колпачка h₃=0,02 м (табл. 6.10. [1]), зазор установки колпачка h₄=0,018 м (табл. 6.8. [1]).

       Высота парожидкостного слоя на тарелках:

       11. Высота сливного порога:

       12. Градиент уровня жидкости на тарелке:

       13. Динамическая глубина барботажа:

       14. Значение комплекса В₂ (табл. 6.9. [1]):

       Минимально допустимая скорость пара в свободном сечении тарелок:

       Относительное свободное сечение тарелок (табл. 6.6.). Коэффициент запаса сечения тарелок:

       Так как К₁ <1, то пар будет проходить лишь через отдельные колпачка. Контакт пара и жидкости окажется не достаточно эффективным, но положение можно исправить, уменьшив число колпачков.

       Выбираем площадь прорезей колпачка S₃ =0,0046 м² (табл. 6.10 [1]) и определяем скорость пара в прорезях:

       Максимальная скорость пара в прорезях колпачка:

       Коэффициент В₅ берётся по табл. 6.11. [1].

       Степень открытия прорезей колпачка:

       Условие выполняется и пар проходит через все сечения прорезей и тарелка работает эффективно.

       15. Фактор аэрации:

       16. Коэффициент гидравлического сопротивления тарелки  (табл. 6.13 [1]).

       Гидравлическое сопротивление тарелок:

       17. Коэффициент вспениваемости при вакуумной перегонки мазута К₅=0,75

       Высота сепарационного пространства между тарелками:

       18. Межтарельчатый унос жидкости:

       Величина не превышает 0,1 кг/кг. Продолжаем расчёт.

       19. Площадь поперечного сечения колонны:

       Скорость жидкости в переливных устройствах:

       Допустимая скорость жидкости в переливных устройствах:

 

       Действительные скорости жидкости меньше допустимых. Таким образом для нижней части 1-й секции принимаем данную тарелку.

 

       Расчёт верхней части секции:

       Для упрощения конструкции колонны в верхней части секции принимаем тарелки того же диаметра что и в нижней D_К= 3,6 м

       1.Действительную скорость пара в верхней части:

       2. По таблице 6 [1] периметр слива и относительное сечение перелива . Относительная активная площадь тарелки:

       3. Фактор нагрузки для верхней части колонны:

       Коэффициент поверхностного натяжения для верхней части секции:

       Принимая минимальное расстояние между тарелками , по табл. 6.7 [1] определяем комплекс В₁:

       Допустимая скорость пара в рабочем сечении колонны:

       4. Проверяем условие допустимости скоростей пара:

 

 

       Условие не выполняется, поэтому необходимо увеличивать межтарельчатое расстояние, а при достижении максимального значения принимать тарелку большего диаметра до тех пор пока условие не сойдётся.

 

       Условие выполнилось. Продолжаем расчёт дальше.

 

       5. Удельная нагрузка на перегородку в нижней части:

       Условие выполнилось. Продолжаем расчёт дальше.

 

       6. Фактор паровой нагрузки:

Подпор жидкости над сливным порогом:

       7. Глубина барботажа h_б=0,03 м (табл. 6.4. [1]), высота прорези колпачка h₃=0,02 м (табл. 6.10. [1]), зазор установки колпачка h₄=0,018 м (табл. 6.8. [1]).

       Высота парожидкостного слоя на тарелках:

       8. Высота сливного порога:

       9. Градиент уровня жидкости на тарелке:

       10. Динамическая глубина барботажа:

       11. Значение комплекса В₂ (табл. 6.9. [1]):

       Минимально допустимая скорость пара в свободном сечении тарелок:

       Относительное свободное сечение тарелок (табл. 6.6. [1]). Коэффициент запаса сечения тарелок:

       Так как К₁ >1, то пар будет проходить через тарелку равномерно.

       Выбираем площадь прорезей колпачка S₃ =0,0046 м² (табл. 6.10 [1]) и определяем скорость пара в прорезях:

       Максимальная скорость пара в прорезях колпачка:

       Коэффициент В₅ берётся по табл. 6.11. [1].

       Степень открытия прорезей колпачка:

       Условие выполняется и пар проходит через все сечения прорезей и тарелка работает эффективно.

       12. Фактор аэрации:

       13. Коэффициент гидравлического сопротивления тарелки  (табл. 6.13 [1]).

       Гидравлическое сопротивление тарелок:

       14. Коэффициент вспениваемости при вакуумной перегонки мазута К₅=0,75

       Высота сепарационного пространства между тарелками:

       15. Межтарельчатый унос жидкости:

       Величина не превышает 0,1 кг/кг. Продолжаем расчёт.

       16. Площадь поперечного сечения колонны:

 

       Скорость жидкости в переливных устройствах:

 

 

       Допустимая скорость жидкости в переливных устройствах:

 

 

       Действительные скорости жидкости меньше допустимых.

       Таким образом для верха и низа секции принимаем одинаковую тарелку.

 

       Больше всего подходит стандартная тарелка ТСК-Р, которая имеет следующие характеристики:

 

       Диаметр тарелки: D = 3600 мм;

       Периметр слива: l_w = 2,88 м;

       Высота сливного порога: ; ;

       Свободное сечение тарелки:

       Сечение перелива:

       Относительная площадь для прохода паров: ;

       Межтарельчатое расстояние: ; ;

       Количество колпачков: ; ;

 

       Работа тарелки характеризуется следующими параметрами:

       Высота парожидкостного слоя:

       Фактор аэрации:

       Гидравлическое сопротивление тарелки:

Межтарельчатый унос:

       Скорость жидкости в переливе:

       Скорость пара в колонне: