шуи над тарелкой, м; для арочных чешуй da = |
AFIIJ, F — площадь |
отверстия |
чешуи, |
м2, Я — периметр |
отверстия, |
м); рп и |
— вяз |
кость пара |
(газа) |
и жидкости соответственно, кгс-с/м2. |
|
Для /о = 0,17 |
величина сопротивления (в мм вод. ст.): |
|
|
Ар п—д |
0 , 0 2 . 1 0 - Ѵ і |
0’95р °п'2Р ^ 5< 7/ э'55 |
(6-61) |
|
^0,95,, 1,4,0,15 |
|
|
|
|
и |
Рп *т |
|
|
Сопротивление Ара рассчитывают по уравнению (6-52).
П л а с т и н ч а т а я т а р е л к а также очень перспективна для интенсификации массообменных процессов, проводимых в тарель чатых аппаратах. Сопротивление сухой тарелки с плоскими пла стинами (в Па):
А |
Г |
W |
(6-62) |
$ : |
Д р с = |
І |
~2~ р |
где £— коэффициент со- |
5 |
противления, |
|
|
равный |
^ |
3,4f9'95 Re9’23; |
|
fc — живое |
сечение, м2/м2; Rer — чис ло Рейнольдса для пара (газа) в щелях.
Сопротивлением Ара в ? 0 этом случае можно пре небречь.
Сопротивление паро- 3 жидкостной смеси зависит от скорости пара в щелях ^ w0. При Wo < 7 м/с значе- ’ ние Дрп-ж (в Па) нахо дится по формуле:
|
|
5,03 • 10 |
-3L°'V |
Рис. |
6-18. Зависимость коэффициента | от |
|
ДРп—а |
(6-63) плотности орошения L при различной скорости |
|
Wndз |
sin а |
|
|
|
газа в рабочем сечении колонны w: |
|
|
|
|
значения w (в м/с): / —3; 2— 2,5; 3—2; 4— 1,8; 5—1,5; |
|
где L — количество про |
5 — 1, 2. |
|
текающей |
жидкости, |
|
м3/(м2-ч); dg — эквивалентный диаметр щели, м; / — длина рабочей
части тарелки, |
м; а — угол наклона пластин, |
градусы. |
При w0^ 7 |
м / с величина Арп-ж |
(в |
Па) |
рассчитывается сле |
дующим образом: |
|
|
|
|
|
0 , 152L |
V a sin a |
(6-64) |
|
Дрп-ж = — |
77ö~25"" В |
|
|
(іМэ)0, 5 |
|
О величине Ари-ж или Арг-ж |
(в |
Па) |
можно судить также по |
запасу жидкости на тарелке h0 [29]: |
|
|
|
|
Арг-ж = |
hoPg (1 + |
I) |
(6-65) |
где коэффициент g зависит только от скорости газа и плотности орошения (при неизменных физических свойствах) — рис. 6-18. За висимость Дрг-ш — f( w, L) показана на рис. 6-19.
где Ri и R2^ главные радиусы кривизны оболочки пузырька газа, барботирующего через жидкость. Если пузырек имеет шарообразную форму, то R] = R2, и Ар0 будет иметь максимальное значение при
R = <4/2, т. е. Ара = 4сг/<4, что общепри нято при свободном барботаже газа че рез слой жидкости. При орошении вер тикальных контактных решеток тонким слоем жидкости (пленкой) разруше ние пузыря в отверстиях будет происхо дить при радиусах кривизны, больших,
чем dl2, следовательно, и величина Ара будет меньше рассчитайной.
Сопротивление орошающей жидкости:
4. 4' — 1,5.
плотность орошения [в мЗ/(м2.ч)]:
1, /' — 14,2; 2, 2' —7,2; 3, Г —3,6;
Рис. 6-19. Зависимость гид равлического сопротивле ния газожидкостной смеси (сплошная линия) и стати ческого слоя жидкости на тарелке (штриховая ли ния) от скорости газа в рабочем сечении колонны при различной плотности
орошения:
ш , М/С
Величина коэффициента %для переходного режима (w /L^. 1,72)
і = 4,46®1ML ~ 1-26/ш |
(6-66) |
для капельного режима
, = |
0,23 г -0,5 |
(6-67) |
8,3® ’ L |
Д р у г и е к о н т а к т н ы е |
у с т р о й с т в а . |
Для высокоскорост |
ных рабочих режимов тепло- и массообмена применяют также кон тактные устройства других типов, напри
мер вертикальные решетки |
(рис. 6-20). |
Общее гидравлическое сопротивление |
орошаемой решетки |
можно |
рассчитать |
по формуле: |
|
|
Ар = Лрс + |
Арж+ Ара |
где Арс — потери энергии газа на удар при внезапном расширении, аналогичные потерям давления в сухой решетке [30]; Арж — потери, вызванные орошением ре
шетки, Ара — потери, связанные |
с пре |
одолением сил |
поверхностного |
натяже |
ния. |
|
|
Сопротивление сил поверхностного на |
тяжения: |
|
|
4',« |
- <’ ( ж + ж ) |
(6’68) |
|
. _ |
L I ® к х ) 2 w o |
|
(6-69) |
|
АДж — |
п \ |
I о |
Рг |
|
|
где wKX— горизонтальная составляющая абсолютной скорости дви жения капли; wQ— скорость газа в отверстиях решетки.
Отношение wKX/w0 может быть рассчитано по формуле;
(6-70)
1 + 0,815 <*кРж \° ’5
It,Крг /
где dK— среднеобъемный диаметр капли; рж и рг— плотность жид
кости и газа соответственно; |
/ — длина |
контактной камеры (путь, |
пройденный каплей); £к— коэффициент |
сопротивления |
капли. |
|
Если обозначить wKX/w0 = K, то |
|
для систем типа вода — воз |
дух К = |
0,25, для системы спирт — воздух К = 0,33. |
|
|
|
Из других контактных устройств значительный интерес пред |
ставляет |
расчет Ар провальных решеток пенного |
пылеуловителя |
и газораспределительных решеток аппара |
|
|
|
тов взвешенного слоя. |
|
|
(в |
мм |
|
|
|
|
Гидравлическое |
сопротивление |
|
|
|
вод. |
ст.) пенного |
пылеуловителя |
[31] |
со |
|
|
|
слоем пены определяется |
уравнением: |
|
|
|
|
|
|
|
Ар = 1445 |
о „ А Д ,44 |
+ дРо |
|
(6-71) |
|
|
|
|
|
|
|
2â?cYж |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Здесь |
w r — скорость |
газа, м/с; |
т |
— |
|
|
|
удельный расход жидкости; уг и уж— |
|
|
|
удельный вес газа и жидкости соответствен |
|
|
|
но, |
кгс/м3; /с — свободное |
сечение решетки, |
|
|
|
м2/м2; |
Ара— гидравлическое |
сопротивление |
|
|
|
за счет сил поверхностного натяжения, ко |
|
|
|
торое рассчитывается следующим образом: |
|
|
|
для дырчатых провальных решеток |
(с d0 = |
|
|
|
= |
1-4-6 |
мм) |
-------- — -------- 5- |
|
|
(6-72) |
|
|
|
|
|
АРа = |
|
|
|
|
|
|
|
|
l,3rf0 + |
0,08dg |
|
|
|
Рис. 6-20. Схема ороша |
для дырчатых решеток с do = 7Н-8 мм и ще |
емой |
контактной ре |
|
шетки: |
левых решеток |
|
|
|
|
|
|
J — контактная |
камера, |
|
|
|
|
|
|
2— сливная |
перегородка, |
|
|
|
|
2 а |
|
|
|
(6-73) |
3—контактная |
решетка; |
|
|
|
Ьра — ■ |
|
|
|
Г. —газ; Ж. —жидкость. |
где |
о — поверхностное натяжение на |
границе |
раздела фаз, кгс/м; |
b — ширина щели, м.
Режимы работы пенного пылеуловителя с провальными решет ками показаны на рис. 6-21.
Для расчета Ар газораспределительных решеток в аппаратах взвешенного слоя надежных формул нет. Можно рекомендовать зависимость [32]:
|
|
W2 |
|
в — |
во |
(6-74) |
|
д Рреш — ДРсл W9 |
W |
2 |
|
1 — е |
|
|
|
|
|
|
|
кр. |
I |
|
|
|
|
где w — скорость |
газа во взвешенном |
|
слое; |
шкр. і — скорость |
|
на |
чала образования |
взвешенного |
слоя; |
|
е и |
е0 — порозность |
во |
взвешенном и неподвижном слое соответственно; ДрСл — гидравли ческое сопротивление неподвижного слоя.
Для расчета минимального гидравлического сопротивления ре шетки при высоте неподвижного слоя Я0 ^ 0,4 м [33]:
при doTB — 0,75 м м и ш ^ 0,35 м/с
|
|
|
|
|
ДРреш — 30 |
1,1410- 2 |
|
|
|
(6-75) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
при doTB = |
1,5 мм |
и |
> 0,5 м/с Appem = |
80-г-90 мм вод. ст. |
|
При центральном подводе газа в подрешеточное пространство |
минимальное расстояние от выходного сечения подводящего |
тру |
|
|
|
|
|
|
бопровода |
до |
решетки |
должно |
быть |
|
|
|
|
|
|
;3г 0,7Do . (где |
D0 — диаметр |
подводя |
|
|
|
|
|
|
щего трубопровода). |
|
|
по |
|
|
|
|
|
|
|
Практические |
рекомендации |
|
|
|
|
|
|
расчету Д р реш |
приведены также |
в ра |
|
|
|
|
|
|
боте [34]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Подробные сведения о рабочих ре |
|
|
|
|
|
|
жимах |
для |
различных |
конструкций |
|
|
|
|
|
|
контактных устройств можно найти в |
|
|
|
|
|
|
специальной литературе, например у |
02 |
0,4 |
0,6 0,81,0 |
2,0 |
ЗА |
Кафарова, |
Стабникова, |
Олевского [16, |
18, |
21, |
31]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ѵѵ»г ,м /с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В связи с тем, что в химической |
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 6-21. Типичная зависи |
промышленности |
в настоящее время |
мость |
гидравлического сопро |
находится |
в |
эксплуатации |
большое |
тивления Др от линейной ско |
число колонных массообменных аппа |
рости |
газа |
wT для |
дырчатых |
ратов |
с |
контактными |
устройствами |
и щелевых |
решеток |
(при |
самых различных конструкций, пред |
|
L = const): |
|
|
/ — щелевая решетка; |
II — дырчатая |
ставляет интерес разработка общих ме |
|
решетка; |
< |
|
тодических указаний для гидравличе |
режимы; 0—1— смоченной решетки; |
1—2 —барботажный; |
2-3 —пенный; |
ских расчетов |
(включающих определе |
|
3—4 —волновой. |
|
ние Др и |
рабочего режима) |
наиболее |
широко распространенных тарелок. Например, одна из попыток разработки такой методики была
сделана Ленгипрогазом [35] для барботажных тарелок с перели вами и перекрестным движением пара и жидкости, т. е. для кол пачковых, желобчатых, туннельных, клапанных, ситчатых и Юнифлюкс (из S-образных элементов).
Гидравлический расчет тарелок рекомендуется проводить в сле дующем порядке:
1)проверка на отсутствие захлебывания сливного устройства (расчет допускаемой высоты светлой жидкости в сливе);
2)проверка на отсутствие провала жидкости (расчет минималь ной скорости пара);
3)определение величины уноса жидкости паром;
4)выбор формулы для расчета гидравлического сопротивления
ПНЕВМОТРАНСПОРТ
В адсорберах и десорберах, работающих со взвешенным слоем, а также при пневмотранспорте порошкообразных материалов по в е р т и к а л ь н ы м т р у б а м расчет гидравлического сопротивле ния затрудняется тем, что порозность слоя меняется по высоте.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При высоких концентрациях |
материала |
(х ^ |
75 |
кг/м3) потери |
давления воздуха можно рассчитать по уравнению: |
|
|
Др = |
р , - р2 = Дрпод + Дрск + |
Дртр |
(6-76) |
где рі и р2—давление воздуха в начальном |
(нижнем) и конечном |
(верхнем) |
сечениях |
трубопровода; Арпод— потери, |
обусловленные |
затратой |
энергии на |
подъем |
материала; Дрск— потери на ускоре |
ние частиц материала |
при |
его |
перемещении |
по |
трубопроводу; |
Дртр — потери на преодоление трения смеси воздуха с материалом о стенки трубопровода (потери, связанные с обтеканием частиц и столкновением их друг с другом, по литературным данным [36] пренебрежимо малы и в практических расчетах могут не учиты ваться).
Потери на подъем материала равны его весу, приходящемуся на единицу площади сечения трубы [37]:
Арпод= *конJPmS (1 — в) dh |
(6-77) |
где е — средняя по сечению порозность (относительный объем воз духа в единице объема транспортируемой смеси); d h — высота элементарного участка трубопровода; hnач, Лкон — начальная и ко нечная ординаты рассматриваемого участка трубопровода.
Порозность е увеличивается по высоте трубопровода в соответ
ствии с зависимостью:
2
xGV + g - ^ M 1 е)3
|
|
dh |
______________Po_______ |
de |
|
(6-78) |
|
|
|
|
*(Рмg)2ge2 (1 — е)3 |
|
|
|
Подставив значение dh в уравнение |
(6-77) и заменив пределы |
интегрирования, |
получим: |
|
|
|
|
|
|
Екон х О Ч 2 + g |
—2 |
■Po (1 - |
е)3 |
|
|
|
|
Арп |
- 1 |
|
Po |
|
|
de ■ |
|
|
|
|
хрмg2e2 (1 — е)2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
G2 (®кон |
внач) |
I Рм |
в Ръ_ |
8кон ’ 8нач |
■!п 8КОН ) |
(6-79) |
|
Рм £2 (1 |
8нач) 0 |
8кон) |
% |
Ро |
8кон8нач |
®нач |
|
где G — удельная производительность |
установки, кг/(м2-с); еНач, |
екон— порозность в начальном |
и конечном сечениях трубопровода; |
g — ускорение свободного падения; х — концентрация смеси |
(отно |
шение весового расхода материала к весовому расходу воздуха); Ро — атмосферное давление; р0 — плотность воздуха при р0 и t пневмотранспорта.