Тип ситчатых тарелок тс р

Расчет гидравлического сопротивления тарелок колонны

Технические характеристики ситчатой тарелки типа ТС-Р при диаметре колонны, равном 1800 мм, представлены в табл. 3.3.

Таблица 3.3 Технические характеристики тарелки типа ТС-Р

диаметр отверстий d, мм

шаг между отверстиями при d=5 мм t, мм

относительное свободное сечение тарелки при t в пределах 10-17 мм FC, %

свободное сечение колонны S, м 2

рабочее сечение тарелки Sт, м 2

высота переливного порога hПЕР, мм

периметр слива LC, м

ширина переливного порога b, м

расстояние между тарелками h, мм

коэффициент сопротивления о

t принимаем равным 15 мм

FC рассчитан интерполяцией и равен 9,5%

LC рассчитан и равен 1,32 м

b рассчитан и равен 0.289 м

о принимаем равным 1,85

Рассчитаем гидравлическое сопротивление тарелок для верхней части колонны: 1. Найдем скорость пара в отверстиях тарелки:

2. Определим гидравлическое сопротивление сухой тарелки по формуле (2.62) при =5.47 м/с:

  • 3. Рассчитаем поверхностное натяжение жидкости (бензол и толуол) при средней температуре в верхней части колонны tср.в.=89 0 С интерполяцией с использованием справочной информации по поверхностному натяжению веществ [8]:
    • — Поверхностное натяжение бензола:

При t=80 0 С>уБ=21.3·10 -3 Н/м, при t=100 0 С>уБ=18.8·10 -3 Н/м

— Поверхностное натяжение толуола:

При t=80 0 С>уТ=21.5·10 -3 Н/м, при t=100 0 С>уТ=19.4·10 -3 Н/м

4. Определим сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения по формуле (2.64):

5. Определим объемный расход жидкости в верхней части колонны по формуле (2.65):

6. Периметр сливной перегородки (слива) LC и ширину переливного порога b находим, решая систему уравнений:

Решение дает: LC=1.32 м; b=0.289 м

7. Находим высоту слоя над сливной перегородкой по формуле (2.67):

8. Рассчитаем высоту парожидкостного слоя на тарелке по формуле (2.69):

9. Определим сопротивление парожидкостного слоя по формуле (2.71):

Итак, гидравлическое сопротивление тарелки в верхней части колонны составит по (2.61):

Рассчитаем гидравлическое сопротивление тарелок для нижней части колонны:

1. Определим гидравлическое сопротивление сухой тарелки по формуле (2.63) при =5.47 м/с:

  • 2. Рассчитаем поверхностное натяжение жидкости (бензол и толуол) при средней температуре в нижней части колонны tср.н.=103 0 С интерполяцией с использованием справочной информации по поверхностному натяжению веществ [8]:
    • — Поверхностное натяжение бензола:

При t=100 0 С>уБ=18.8·10 -3 Н/м; при t=120 0 С>уБ=16.4·10 -3 Н/м

— Поверхностное натяжение толуола:

При t=100 0 С>уТ=19.4·10 -3 Н/м; при t=120 0 С>уТ=17.3·10 -3 Н/м

3. Определим сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения по формуле (2.64):

5. Определим объемный расход жидкости в нижней части колонны по формуле (2.66):

Читайте также:  Тарелка вакуумная со звонком производитель

5. Находим высоту слоя над сливной перегородкой по формуле (2.68):

6. Рассчитаем высоту парожидкостного слоя на тарелке по формуле (2.70):

7. Определим сопротивление парожидкостного слоя по формуле (2.72):

Итак, гидравлическое сопротивление тарелки в нижней части колонны составит по (2.61):

Проверим, соблюдается ли при расстоянии между тарелками h=0.3 м необходимое для нормальной работы тарелок условие:

следовательно, условие выполняется.

Проверим равномерность работы тарелок — рассчитаем минимальную скорость пара в отверстиях що,min достаточную для того, чтобы ситчатая тарелка работала всеми отверстиями.

Источник

Ситчатые и решетчатые тарелки

Ситчатые тарелки со сливным устройством применяют в колонных аппаратах диаметром 400—4000 мм при расстоянии между тарелками от 200 мм и более. Основной элемент таких тарелок — металлический диск с отверстиями диаметром 2—6 мм, расположенными по вершинам равносторонних треугольников (рис. 2.13).

Рис. 2.13. Элемент сетчатой тарелки

В колоннах диаметром более 800 мм тарелки состоят из отдельных секций. По креплению секций тарелки к корпусу и устройству переливов такие колонны аналогичны аппаратам с колпачковыми и клапанными тарелками. Преимущество ситчатой тарелки — большое свободное (т. е. занятое отверстиями) сечение тарелки, а следовательно, и высокая производительность по пару, простота изготовления, малая металлоемкость. По производительности по пару (газу) эти тарелки на 30—40 % превосходят колпачковые. Недостаток — высокая чувствительность к точности установки. Аппараты с ситчатыми тарелками не рекомендуется использовать для работы на загрязненных средах; это может вызвать забивание отверстий.

Для уменьшения гидравлического сопротивления и расширения диапазона устойчивой работы ситчатых тарелок их комбинируют с клапанными устройствами (рис. 2.14); в результате повышается эффективность работы тарелки при малой и большой производительности по пару. При малых нагрузках тарелка работает как обычная ситчатая, с увеличением нагрузки открывается клапан 2 и между клапаном и тарелкой 1 образуется щель, откуда под некоторым углом к горизонтали выходит пар, обеспечивая перемещение жидкости по тарелке в направлении слива и уменьшая разность уровней жидкости на тарелке. Ситчато-клапанная тарелка обеспечивает большой диапазон устойчивой работы при небольшом гидравлическом сопротивлении, что делает ее пригодной для процессов, протекающих под вакуумом.

Рис. 2.14. Элемент ситчато-клапанной тарелки

Ситчатые тарелки с просечно-вытяжными отверстиями (рис. 2.15) используют в колонных аппаратах диаметром 1200— 4000 мм. Такие тарелки состоят из отдельных секций 1, изготовляемых из листа толщиной 2—3 мм с просечно-вытяжными отверстиями. Тарелка работает как -струйная прямоточная. Для уменьшения брызгоуноса под углом 60° над тарелкой устанавливают отбойные элементы 2.

Рис. 2.15. Тарелка с просечно-вытяжиымн отверстиями

Свободное сечение тарелки, выбираемое из условия отсутствия «провала» жидкости, должно быть достаточно большим (не менее 30 % сечения колонны), чтобы тарелка обладала невысоким гидравлическим сопротивлением. Благодаря этому такие тарелки используют в вакуумных колоннах. Минимальное расстояние между тарелками в колонне 450 мм.

Читайте также:  Как украсить тарелку овощей

Ситчатые тарелки наиболее распространены в качестве контактных устройств ректификационных колонн воздухоразделительных установок, работающих при низкой температуре. В аппаратах небольшого диаметра применяют S-образные ситчатые тарелки (рис. 2.16). Такая тарелка представляет собой перфорированный лист /, к которому припаяна S-образная перегородка 3, делящая тарелку на две части. Стекающая с верхней тарелки жидкость через прорези в сливном стакане 2 и далее через переливную перегородку 5 поступает на тарелку и движется в направлении, указанном стрелками, контактируя с паром, поднимающимся через отверстия в листе 1. Подойдя к перегородке 3 с другой стороны, жидкость стекает на следующую тарелку через сливную перегородку 4 и сливной стакан.

Рис. 2.16. Ситчатая тарелка с S-образной перегородкой

Решетчатые провальные-тарелки (рис. 2.17) используют в установках, рабочая производительность которых отклоняется от расчетной не более чем на 25 %.

Рис. 2.17. Решетчатая провальная тарелка

К преимуществам этих тарелок следует, прежде всего, отнести простоту конструкции и малую металлоемкость. Кроме того, тарелки имеют большую пропускную способность по жидкости и, при достаточной ширине щели, могут быть использованы для обработки загрязненных жидкостей, оставляющих осадок на тарелке. По эффективности решетчатые провальные тарелки обычно не уступают тарелкам с переливом. К недостаткам относятся узкий диапазон устойчивой работы и сложность обеспечения равномерного распределения орошения по поверхности тарелок в начале процесса.

Конструктивно тарелка представляет собой плоский, перекрывающий все сечение колонны диск 1 с выштампованными в нем прямоугольными щелями, уложенный на опорную конструкцию 2. Обычно площадь прорезей составляет 10—30 % всей площади тарелки. Прорези (как правило, размерами 4×60 мм) располагаются на поверхности тарелки с шагом t = 10 . 36 мм.

При работе колонны под давлением поступающих паров на полотне тарелки создается слой жидкости, через которую барботирует пар. При этом часть жидкости протекает через прорези на расположенную ниже тарелку. Прорези работают периодически: места стока жидкости и прохода пара произвольно перемещаются по полотну тарелки.

Источник

3.2.8 Тарелки ситчатые

Ситчатая тарелка представляет собой плоский перфорированный лист с переливными устройствами для жидкости. Перфорацию выполняют в виде круглых отверстий диаметром d=2…8 мм и более и шагом t1=(3…5) d. Отверстия располагают в вершинах равностороннего треугольника (рисунок 3.30). Свободное сечение тарелки в зависимости от производительности колонны по пару составляет от 2 до 18%. Для слива жидкости и регулирования ее уровня тарелка снабжена переливными устройствами 2 с регулируемой сливной планкой 3 и гидравлическим затвором 4.

1 – полотно тарелки; 2 – переливное устройство; 3 – сливная планка; 4 – гидрозатвор

Рисунок 3.30 – Схема работы ситчатой тарелки

При слишком малой скорости парового (газового) потока его давление не может удержать слой жидкости, соответствующий высоте перелива, и жидкость может просачиваться (или «проваливаться») через отверстия тарелки на нижерасположенную тарелку, что приводит к существенному снижению движущей силы массообменного процесса. Поэтому пар (газ) должен двигаться с определенной скоростью и иметь давление, достаточное для того, чтобы преодолеть давление слоя жидкости на тарелке и предотвратить стекание жидкости через отверстия тарелки.

Читайте также:  Тарелки с рисунком искусство

Для обеспечения равномерной работы тарелки общую высоту невспененного слоя жидкости рекомендуется принимать не менее 50 мм и не более 70 мм. Высота сливной планки в зависимости от расхода жидкости равна 20…40 мм.

Ситчатые тарелки диаметром до 1 м изготовляют со сплошным полотном (тип ТС), тарелки большого диаметра – разборными (тип ТС – Р; ТС – Р2) и двухпоточными (тип ТС – РЦ/РБ) (рисунок 3.31).

Рисунок 3.31– Ситчатая тарелка типа ТС

Отверстия ситчатой тарелки располагаются от корпуса колонны на расстоянии 50 мм, от сливной и переливной планки или переливного порога на расстоянии 75…100 мм (большие значения – для однопоточных тарелок, меньшие – для двухпоточных). В местах расположения опорных балок и ребер жесткости отверстия пропускаются.

К достоинствам ситчатых тарелок относятся простота их устройства, легкость монтажа и ремонта, сравнительно низкое гидравлическое сопротивление, достаточно высокая эффективность. Однако эти тарелки чувствительны к загрязнениям и осадкам, которые забивают их отверстия. Если происходит внезапное прекращение подачи газа или существенное снижение его давления, то с ситчатых тарелок сливается вся жидкость и для возобновления нормальной работы аппарата необходимо вновь запускать колонну.

3.2.8.1 Тарелки ситчатые с отбойными элементами

Полотно тарелки выполняют из просечно-вытяжных листов [4,18,26]. Направление просечки совпадает с направлением движения жидкости. Над полотном тарелки (рисунок 3.32) поперек потока жидкости с шагом 200 мм и углом наклона 60˚ к полотну устанавливают отбойные элементы из просечно-вытяжного листа высотой 150 мм. Отбойные элементы располагают на расстоянии 40 мм от полотна тарелки. Направление просечки отбойных элементов ориентировано так, что газожидкостный поток, попадая на них, отбрасывается вниз к полотну. Отбойные элементы организуют зону контакта фаз, способствуют сепарации жидкости и снижают ее унос.

Рисунок 3.32 – Ситчатая однопоточая тарелка с отбойными элементами

Ситчатые тарелки с отбойными элементами типа ТСО применяются в колонных аппаратах, работающих под давлением и под вакуумом при постоянных нагрузках по пару.

Имеется модификация тарелок из просечно-вытяжных листов с различным направлением просечки у отдельных секций полотна. Это обеспечивает взаимодействие потоков в контактной зоне и благоприятно сказывается на работе тарелки. За рубежом такие тарелки получили название «Перформ».

Ситчатые тарелки с отбойными элементами имеют высокую производительность по пару, низкое гидравлическое сопротивление; их применяют наряду с клапанными тарелками в вакуумных колоннах.

Источник

Поделиться с друзьями