Файл: Бушмелев, В. А. Процессы и аппараты целлюлозно-бумажного производства учебник.pdf

Комплекс -Кзахл может быть определен по эмпирическому уравне­ нию

Рис. 13-3. Обобщенный график устойчивой работы провальных та­ релок в различных гидродинамических режимах с изображением критических линий:

/ — подвнсання; 2 — аэрации; 3 —і пульсации; 4 — волнообразования; 5 — захлебывания

которое справедливо при — = 0,4ч-20 кгікг. Кроме того, можно

Go

пользоваться также обобщенным графиком области устойчивой ра­ боты тарелок провального типа (рис. 13-3). Величина К зыл здесь определяется по критической кривой захлебывания 5 в зависимости

от соотношения — . Здесь также показаны критические кривые друGo

гих гидродинамических режимов. Между линиями 1 и 2 находится область барботажного режима, между линиями 2 и 4 область аэрации с равномерным (2—5) и пульсирующим (3—4) провалом жидкости, между линиями 4 и 5 — область волнового режима, за линией 5 —■ область захлебывания. По этим кривым в зависимости от значения

— могут быть определены комплексы К для любых режимов работы

Go

абсорбера. Величину этого комплекса для выбранного режима вычис­ ляют также по формуле

( 1 3 - 2 7 )

Гидравлические сопротивления провальных тарелок и высота слоя пены

Общее сопротивление орошаемой тарелки складывается из сопро­ тивлений сухой тарелки, сопротивления на преодоление сил поверх­ ностного натяжения и сопротивления столба жидкости на тарелке. Величина общего сопротивления зависит от физических свойств жид­ кости и газа, гидродинамического режима работы тарелки и линейных размеров тарелки и ее отверстий. Она может быть определена по урав­ нению

Уравнение (13-28) пригодно также для определения гидравличе­ ских сопротивлений тарелки в режиме захлебывания. В этом случае

G0

В расчетной практике получило также распространение эмпири­ ческое уравнение'

где X — коэффициент сопротивления;

276

ß — коэффициент вспенивания; т — доля сечения тарелки, занятая стекающей жидкостью. Остальные обозначения прежние.

Коэффициент сопротивления определяется по эмпирической фор­

где —---- отношение ширины щели (или эквивалентной ширины, если

б

отверстия круглые) к толщине тарелки. Коэффициент вспенивания равен

Доля сечения тарелки, занятая стекающей жидкостью, рассчиты­

где г| — коэффициент расхода при истечении жидкости через отвер­ стия тарелки; г) ^ 0,62.

Высоту слоя пены на тарелке определяют после расчета гидравли­

жидкости (величина безразмерная); она берется в пределах 0,2—0,4.

Массопередача и эффективность тарелки

В настоящее время имеется довольно большое количество экспери­ ментальных данных по массопередаче и эффективности провальных тарелок. Число единиц переноса для газовой фазы может быть опреде­ лено по формуле

где Dr — коэффициент молекулярной диффузии в газовой фазе, м?!сек\ Нп — высота слоя пены, ж.

277

где Dx — коэффициент молекулярной диффузии данного компонента в жидкой фазе, м2!сек;

Q — плотность орошения, м31м2-сек.

Общее число единиц переноса п0 для тарелки и ее эффективность определяются по формулам главы 12.

Имеются также эмпирические расчетные формулы, по которым сразу определяется эффективность тарелки (в долях единицы):

Расчет абсорберов с провальными тарелками

Расчет абсорберов заключается в определении их диаметра, гидрав­ лических сопротивлений, расстояния между тарелками, числа таре­ лок и общей высоты аппарата.

Сначала рассчитывают диаметр колонны. Для этого при заданных или предварительно определенных массовых расходах жидкости L0 и газа Gq по формуле (13-26) вычисляют величину комплекса /Сзахл. Подставив его значение в формулу (13-25), находят скорость захлебы­

вания, а затем из оптимального соотношения —2- = 0,85 ч- 0,95 Чзахл

определяют скорость ѵ0 в свободном сечении колонны. Диаметр аб­

сорбера D

Полученную величину сравнивают со стандартными диаметрами, принимая ближайшее стандартное значение D. При этом уточняют рабочую скорость в аппарате ѵ0 (соответственно стандартному значе­ нию D) и по графику (рис. 13-3) или формуле (13-27) определяют ра­

бочее значение комплекса К. Величины К и — являются исходными

Go

для определения по рис. 13-3 значения Z, которое подставляют в урав­ нение (13-28) и рассчитывают гидравлические сопротивления тарелки Ар. Величина Ар может быть определена также по формуле (13-30).

Расстояние между тарелками рассчитывают по высоте слоя пены, определяемой по формуле (13-34). При этом расчет проводится для условий режима захлебывания, который дает максимальную высоту пены. Это значит, что в формулу (13-34) подставляются ѵ0 = изахл и Ар = АРзахлВычислив # п, принимают ближайшее наибольшее стан­ дартное значение расстояния между тарелками.

Число тарелок определяют по методике, рассмотренной в главе 12. Эффективность тарелки при этом определяют или по общему числу единиц переноса тарелки л0, которое рассчитывают либо по уравнению (12-26) после предварительного определения частных чисел единиц

278

переноса для газовой и жидкой фаз (уравнения 13-35 и 13-36), либо по формуле (13-37) или (13-38). Найдя общее число тарелок в аппарате графическим методом (см. рис. 12-5), определяют общую высоту ко­ лонны.

Пример. Рассчитать абсорбер с тарелками провального типа для получения

1964, стр. 213) 1,1% Na20 соответствует эквивалентному содержанию 1% СаО.

2SOa + Н20 + Na2COs -> 2NaHS03 + С02 + Q,

где Q —• тепловой эффект реакции. Величину Q определим как разность теплот образования веществ правой и левой частей уравнения реакции, которые берем

Для построения линии равновесия необходимо провести предварительные расчеты, в которых нужно знать среднюю плотность газовой смеси при нормаль­

279