Тарелки типа тск р

, , . Перегонка жидкостей, ректификация. Учебное пособие (стр. 5 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7

2.2. Тарельчатые колонные аппараты

В тарельчатых колонных аппаратах используются тарелки двух типов: с организованным и неорганизованным переливом жидкости с тарелки на тарелку. Основные типы тарельчатых колонных аппаратов с организованным переливом жидкости: колпачковые типы ТСК — 1, ТСК — Р, ТСК — РЦ, ТСК — РБ, ситчатые типы ТС, ТС — Р, ТС — Р2 и т. д., клапанные ТКП одно и двухпоточные; с неорганизованным переливом жидкости: тарелки провального типа — решетчатые ТСП и ТР. [2] Наибольшее распространение в химической промышленности получили тарелки с организованным переливом жидкости: колпачковые и ситчатые, принципиальные устройства некоторых из них и технические характеристики нормализованных вариантов конструкций приведены на рис. , и в таблицах Расстояние между тарелками в колонне рекомендуется выбирать по следующим рекомендациям:

Диаметр колонны, м

Расстояние между тарелками

На корпусах цельносварных тарельчатых аппаратов устанавливаются люки для обслуживания тарелок. Обычно на 5¸10 тарелок один люк, располагая их попеременно с диаметрально противоположных сторон. Для колонн диаметром 1000¸1600 мм размер люка в диаметре — 500 мм, а расстояние между тарелками в месте установки люка — 800 мм; для колонн диаметром свыше 1600 мм размер люка — 600 мм, а расстояние между тарелками в месте установки люка — 800¸1000 мм.

Минимальная толщина стенок корпуса колонного аппарата обуславливается его диаметром:

Толщина стенки, мм

Более подробно о конструкциях колонных аппаратов смотрите в литературе.

Дополнение к таблице 2.8

Техническая характеристика колпачковых тарелок типа

Источник

Технические характеристики колпачковых тарелок

Диаметр колонны D, мм

Периметр слива П, м

Кол-во колпачков на тарелке m

Расстояние между тарелками HТ, мм

Технические характеристики клапанных тарелок

Диаметр колонны D, мм

Периметр слива П, м

Относительное свободное сечение тарелки (%) при шаге расположения клапанов t,

Расстояние между тарелками HТ, мм

Примечание Характеристики двухпоточных тарелок даны только для диаметра D>3000 мм

Технические характеристики ситчатых тарелок

Диаметр колонны D, мм

Рабочая площадь тарелки FР, м 2

Периметр слива, м

Длина пути жидкости

Размещения отверстий t, мм

Расстояние между тарелками HТ, мм

200; 300; 400; 500

300; 400; 600; 800; 1000

2.Шаг расположения отверстий принимается в указанных пределах через 1 мм

3.Характеристики двухпоточных тарелок (ТС-РБ) даны только для диаметров D>2500

РАСЧЕТ РЕШЕТЧАТЫХ (ПРОВАЛЬНЫХ) ТАРЕЛОК

Провальные тарелки типа ТР устанавливаются в колоннах с цельносварным корпусом диаметром от 1000 до 3000 мм с интервалом через 200 мм. Расстояние между тарелками 600; 700; 800 и 900 мм.

Читайте также:  Тарелки для микроволновых печей supra mws

Основным элементом тарелки является перфорированный лист со щелевыми отверстиями (рис 2.1), характеристики которого приведены в табл. 2.1. Поскольку тарелка работает без переливных устройств, то ее рабочая площадь практически равна площади сечения колонны.

Рис 2.1 Вид перфорации решетчатой тарелки.

Расчет тарелок провального типа ведут, соблюдая следующий порядок.

2.1. По данным табл. 2.1 предварительно выбирают параметры тарелки и расстояние между тарелками.

2.2. Определяют максимально допустимую скорость пара в колонне (ω):

(2.1)

где: — относительно свободное сечение (см. табл. 2.1);

— доля площади отверстия, занятая стекающей жидкостью;

Относительное свободное сечение f решетчатых тарелок типа ТР

f при шаге расположения щелей t, мм

Примечание: диаметр решетчатых тарелок типа ТР изменяется от 1000

до 3000 мм с интервалом через 200 мм. Расстояние между тарелками

HТ составляет 600; 700; 800 мм или 900 мм

(2.2)

где: GП — расход пара, кг/c; GЖ — расход жидкости, кг/с; ξ — коэффициент сопротивления тарелки:

(2.3)

где — ширина щели;δ — толщина принятой тарелки (см. табл. 2.1).

2.3. Находят диаметр колонны:

,м (2.4)

2.4. Проверяют правильность выбора расстояния между тарелками; при этом должно выполняться условие: HТ > hПН+ hС,

где: hС — высота сепарационного пространства между слоем пены и орошающей тарелкой, м;

hПН — высота слоя динамической пены, образующейся на тарелке, м, определяемая по формуле:

(2.5)

где: — объёмная доля жидкости в пене образовавшаяся на провальной тарелке;φ — газосодержание пены; ∆P-общее сопротивление тарелки, Па;

(2.6)

Общее сопротивление орошаемой тарелки определяют из выражения:

(2.7)

где: — вязкость пара, Па*с; — коэффициент, учитывающий распределение давлений ;σ — поверхностное натяжение жидкости, Н/м .

(2.8)

2.5. Определяют относительный брызгоунос (У).

При известных значениях расстояние между тарелками HТ и высоты пены hПН, необходимо проверить высоту сепарационного пространства hС которая должна обеспечить допустимый унос жидкости на вышележащую тарелку. Величина относительного уноса не должна превышать 0,05 кг/кг.

(2.9)

где: — высота сепарационного пространства, м.

Если допустимое значение брызгоуноса превышено, следует увеличить расстояние между тарелками и повторить расчет.

МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТАРЕЛОК.

Механический расчет тарелки в зависимости от ее конструкции включает расчет диска и опорного каркаса на прочность и жесткость.

3.1. При расчете на прочность диск тарелки рассматривают как тонкую круглую пластину, опирающуюся по контуру и нагруженную равномерной нагрузкой от собственного веса и веса жидкости (рис 3.1). В этом случае максимальный изгибающий момент и, следовательно, максимальное напряжение возникает в центре пластины.-

Наибольшее напряжение (), возникающее в центре пластины определяют по формуле:

Читайте также:  Как настроить тарелку с мотоподвесом

(3.1)

где R — радиус пластины, м;

µ — коэффициент Пуассона (для стали µ=1/3);

p — удельная нагрузка на единицу площади тарелки, Н/м 2 ;

s’— расчетная толщина пластины, м; определяемая по формуле:

(3.2)

где: D — диаметр диска тарелки, м;

— максимально допустимое напряжение материала, Па.

Удельная нагрузка на единицу площади тарелки определяется по формуле:

3.2 При расчете на жесткость определяют цилиндрическую жесткость (N) по формуле: (3.3)

где: Е — модуль упругости, Па

3.3 C учетом расчета по п.3.1 и 3.2 определяют прогиб в центре пластины () по формуле:

(3.4)

Величина прогиба не должна превышать 0,0005 от диаметра тарелки. Если прогиб получается больше допустимого, то следует предложить каркас под тарелку и произвести его расчет.

Рис 3.1 Круглая пластина со свободно опертым краем.

3.4 При расчете каркаса тарелки принимают схему нагрузок, представленную на рис 3.2 и производят расчет удельных нагрузок из условия равномерного распределения нагрузокQi. ЗначениеQi определяют для соответствующих участков площадьюF1F6, которые ограниченны по контуру опорными балками и кольцом, при этомQi =pFi;

Величину удельной нагрузки, приходящуюся на единицу длины балок, рассчитывают по формулам:

; и т. д.

Рис 3.2 Каркас тарелки, и схема нагружения балки.

Суммарные удельные равномерно распределенные нагрузки на отдельные участки балки bh c учетом нагрузки от собственного веса балки qб можно подсчитать по формулам:

Кроме равномерно распределенной нагрузки, на центральную балку bh действуют сосредоточенные силы в местах крепления боковых балок в точках с и f (рис. 3.1)

где — удельная равномерно распределенная нагрузка от собственного веса боковых балок.

Каркас тарелки должен придавать ей необходимую жесткость, При недостаточной жесткости балок каркаса гидравлические затворы прорезей контактных устройств в центре тарелки будут больше, чем у периферии. Это приведет к нарушению равномерности барботажа. В связи с этим максимальный прогиб балок каркаса должен быть не более 0,0005 их пролета и не более 3 мм. Если условие прогиба не выполняется, меняют профиль каркаса.

При расчете балок следует подбирать необходимый профиль с учетом прибавки на коррозию.

ПРИМЕР РАСЧЕТА КОЛПАЧКОВОЙ ТАРЕЛКИ

Нагрузка колонны по пару — нагрузка по жидкости —; плотность паров плотность жидкостиповерхностное натяжениечисло ступеней изменения концентрациитарелки — колпачковые. Вспениваемость жидкости средняя, давление в колонне атмосферное.

1. Для выбора параметров тарелки предварительно примем расстояние между тарелками Нт = 0,4 м и коэффициент вспениваемости по табл. 1.5 равный φ = 0,8. Далее по рис 1.1 определяем значение коэффициента C=0,07. Тогда, согласно уравнению (1.3), скорость пара в рабочем сечении колонны составит

Найдем объемный расход пара в колонне:

Тогда рабочая площадь тарелки в соответствии с уравнением 1.1 составит: ;

Читайте также:  Как нарисовать гжельскую роспись поэтапно тарелку

По табл. 1.7 выбираем тарелку типа ТСК-Р для колонны диаметром D=1800 мм. Эта тарелка имеет следующие параметры: рабочая площадь – 1,86 м 2 ; периметр слива П=1,42 м; площадь слива ; площадь прохода пара; длина пути жидкости по тарелке =1,096 м; зазор под сливным стаканом а=0,06 м; количество колпачков m=86; диаметр колпачка DК=100 мм.

В задачу дальнейших гидравлических расчетов выбранной тарелки входит определение высоты сливного порога , величины подпора жидкости над сливным порогом, высоты прорезей колпачкаи, если это необходимо, сопротивления тарелки.

2. Произведем расчет брызгоуноса. Из исходных данных рассматриваемого примера имеем отношение ==0,72 0,67 =0,023 м

Где:

Для определения высоты сливного порога (см. с.7) рассчитываем по уравнению (1.8) высоту прорезей в колпачках.

Примем колпачок с прямоугольными прорезями шириной b=4 мм (см. табл. 1.4). Количество прорезей в одном колпачке z=26 (табл.1.3). Общее количество колпачков на тарелке m=86 (табл. 1.7).

При этих данных по уравнению (1.8) получим:

=

=0,045 м

Принимаем по табл. 1.4 высоту прорези =30 мм.

В этом случае пар будет проходить через полностью открытые прорези и частично через нижнюю кромку колпачка. Для обеспечения этого примем высоту установки колпачка =10 мм = 0,01 м.

Глубина барботажа при абсолютном давлении p=98100 Па составит:

==0,05 м

Найдем высоту сливного порога для колпачковой тарелки (см. с.7):

=0,05-0,023+0,03+0,01=0,067 м

Высота пены, образующейся на тарелке, в соответствии с (1.5), составит:

=

Тогда величина относительного уноса жидкости согласно уравнению (1.4): =

Таким образом, расчетное значение брызгоуноса получили меньше допустимого, следовательно, расстояние между тарелками выбрано правильно.

Найдем действительную нагрузку сливного устройства по жидкости с использованием уравнения (1.7):

=0,0087 +

Тогда, действительная величина подпора жидкости над сливным порогом составит:

=0,68 .

Это мало отличается от ранее рассчитанного значения — =0,023 м, поэтому величину можно не уточнять.

3. Проверим работоспособность сливного устройства тарелки по условиям (1.9) и (1.10). Для этого рассчитаем по (1.9) скорость жидкости в сливном устройстве:

= /FС=0,0092 / 0,334=0,0027 м/с

где FС=0,334 м 2 — площадь сливного устройства выбранной тарелки.

В соответствии с уравнением (1.9) и данным табл. 1.5 получим:

K5=; 0,027 2 .

Машины и аппараты химических производств. Под. Ред. В.Н.Соколова. — Л: Машиностроение, 1982. – 384с.

Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. – М: Наука, 1972.- 720с.

Вихман Г.Л., Круглов С.А. Основы конструирования аппаратов и машин НПЗ. – М: Машиностроение, 1978. – 324с.

ВАРИАНТЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАЧ К КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ

Задание: Провести гидравлический расчет и подобрать стандартизованную колонну по условиям задач, приведенных в табл. 4.1.

Источник

Поделиться с друзьями