Файл: Романков, П. Г. Гидромеханические процессы химической технологии.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 17.10.2024

Просмотров: 146

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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:

30 50

1,м3/( м г-ч)

 

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

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

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.

279


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.

2 80


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.

 

 

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

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

281


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

тарелки.

-----

282


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

^

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.

283