Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 [ 80 ] 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225

где 4 ~ глубина погружения в жидкость центра тяжести открытой части прорези колпачка, м; Ъ. - расстояние от верхней части прорези колпачка до кромки сливной перегородки, м; Ъ.,, - подпор жидкости над сливом, м; А - градиент уровня жидкости на тарелке, м.

Для бесколпачковых тарелок ( из S-образных элементов, клапанные, ситчатые, струйные и других) величиной градиента уровня жидкости на тарелке обычно пренебрегают и определяют hp по уравнению:

Ар2 = Кдрж(Л -f Л„),

в котором коэффициент аэрации К = 0,504-0,66.

Составляющую сопротивления Арз, обусловленную действием сил поверхностного натяжения, вычисляют по уравнению

где о - поверхностное натяжение жидкости, Н/м; Гг„др - гидравлический радиус отверстий, через которые пар выходит в жидкость, м. Гидравлический радиус отверстий

в котором Fo - площадь отверстий, через которые выходит пар, м; П,, - периметр отверстий, через которые выходит пар, м.

Обычно величина Дрз значительно меньше других составляющих общего сопротивления тарелки.

Для тарелок бесколпачковых (струйных с вертикальными секционирующими перегородками, клапанных в области / и Ш, ситчатых и других) величину общего сопротивления можно также определить по уравнению

(i + 0,5)2 + gp(h -ь л,j + о,5Арз

(Vn.7)

Высоту сливной перегородки выбирают так, чтобы обеспечить достаточный слой жидкости на тарелке + > 40 мм. При малых расходах жидкости, когда подпор ho„ мал, это обеспечивается сливной перегородкой высотой Л. При больших расходах жидкости, когда слой жидкости на тарелке составляет 80 мм и более, высота сливной перегородки может быть уменьшена вплоть до h„ = 0. В этом случае необходимый слой жидкости на тарелке обеспечивается за счет подпора жидкости над гребнем слива Ло.

Расчет открьппя прорезей колпачков. Особенность работы колпачковых тарелок заключается в том, что величина открытия прорезей колпачков и скорости пара в открытой части прорезей изменяются при изменении паровой нагрузки тарелки. Анализ работы и визуальные наблюдения показывают, что моменту появления первого пузырька пара, проходящего через прорезь, соответствует некоторое ее начальное открытие 7„, обусловленное необходимостью преодолеть действие сил поверхностного натяжения. Поток пара начинает проходить через прорезь, когда ее открытие 1 превысит 1„ (см. рис. VII-16).

Наиболее часто применяются прорези трапециевидной, прямоугольной и треугольной форм. Расчет прорезей последних двух типов является частным случаем расчета трапециевидной прорези.

Уровень жидкости под штачком

Уровень жидкости под ктпачком

Рис. Vll-ie. Схема, иллюстрирующая открытие прорези колпачка:

а - при неполном открытии прорезей (У < Л); б - при наличии дополнительного открытия прорезей (1 > h, 1 = h + l)

Рассмотрим течение газа (пара) через N затопленных трапециевидных прорезей (см. рис. V1I-16). Элементарный расход газа на расстоянии у от уровня жидкости под колпачком через площадку xdy равен

2д(Рж - Рп

yxdy.

Чтобы найти расход газа через сечение, расположенное ниже нижнего обреза прорезей (дополнительно открытая площадь F, = В,-7,), заменим х на периметр колпачка В, и проинтегрируем выражение для dO в пределах от О до У,, получим

ZPni,3/2

Чтобы найти расход газа через трапециевидную часть прорези площадью 2=(Ь,+Ь)(7-7,),

выразим X через у, получим

2д(Рж -Рп),1/2

Умножив обе части последнего выражения на N и проинтегрировав в пределах от 7, до [1 - 7„), получим расход газа, проходящего через трапециевидную часть прорезей при 1 = = h + I,:

25Г(Рж-Рп

Сложив уравнения для О/ и Ор , получим выражение для расхода газа через прорези при наличии дополнительного открытия 7,:

NO, =-nN 1Л \

2д(Рж-Рп)

5b,+2-7+ 37,

5(в - Nb) - 2N

b-b,

Разделив обе части последнего равенства на N и обозначив отношение B/N через bj, получим уравнение для расчета расхода газа через одну трапециевидную прорезь:

2д(Рж - Рп) [(У , ,3/2

5Ь.+27 + 37,

5(b2-b)-2N

b-b,

(VII.8)

где ц - коэффициент расхода, ц = 0,88; 7„ - начальное открытие прорезей, м. Остальные обозначения ясны из рис. V1I-16.

При Ь, = b получим уравнение для расхода газа через одну прямоугольную прорезь, а при Ь, = О - треугольную.

Величину начального открытия прорези колпачка 4 определяют из следующих уравнений:

для трапециевидной прорези

7„=257

д1Рж-Рп)

для прямоугольной прорези

1,744

3,0510

для треугольной прорези

7о=173

V4Hb/h)+b/h

д(Рж-Рп)

При заданной паровой нагрузке и принятой конструкции тарелки уравнение (VII. 8) служит для определения величины открытия прорези 1. Это уравнение соответствует общему случаю () > Л и 7, > 0), когда пар проходит как через прорези колпачка, так и по всему его нижнему краю (см. рис. VII-16, б).

Поскольку уравнение (VII.8) нелинейно относительно величины открытия прорези 1, ее определяют методом последовательных приближений. При этом, чтобы ускорить решение, полезно вначале принять 1 - h н определить расход пара через полностью открытую прорезь. Если фактический расход пара через прорезь О, < О, то 7 < Л и 7, = О, если О, > О,,, то 7 > 71 и 7 = 71 -1- 7,.

Устойчивая работа колпачковой тарелки в значительной степени определяется величиной рабочего открытия прорезей колпачков. При минимальной рабочей паровой нагрузке открытие прорези не должно быть меньше, чем 7i/2 или 37„.

Следует заметить, что пропускная способность прорезей существенно увеличивается за счет создания относительно небольшого дополнительного открытия прорезей 7, = 5-s-lO мм. Поэтому целесообразно применять колпачки с прорезями сравнительно небольшой высоты 7i = 15+20 мм, что обеспечивает необходимую пропускную способность колпачков за счет дополнительного открытия прорезей.

Среднюю скорость пара в открытой части прорези колпачка можно определить из уравнения (VII.8), разделив О, на площадь открытой части прорези Fj.

Величины средних скоростей паров в прорезях колпачков мало зависят от формы и размеров прорезей, однако существенное влияние на них оказывает отношение плотностей контактирующих фаз.

Влияние уровня жидкости на распределение паров. Для правильно спроектированной ко.\пачковой тарелки величина рабочего открытия про-