Гидравлический расчет колонны.3.4.1 Определение скорости пара и диаметра колонны. Диаметр колонны D определяют по известному расходу пара и скорости пара:
где Vy – объемный расход пара, м3/с; w – скорость пара в свободном сечении колонны, м/с. Чтобы рассчитать диаметр колонны, необходимо задаться скоростью пара (0.6 ≤ w ≤2 м/с). Примем w=1.3 м/с, тогда
Выбираем ближайший стандартный диаметр (он будет одинаков для обеих частей колонны)[мрмроб] и определяем для него значение длины сливной планки Lс.п., свободное сечение колонны S, относительное сечение перелива ωп. D=1.8м; Lс.п.=1.04м; S=2.54 м2; ωп=4.51%. Перерасчитаем скорость пара в свободном сечении колонны:
Далее выбираем исполнение тарелки, для этого определим величину линейной плотности орошения q, которое задается соотношением:
где Vx – объемный расход жидкости, м3/с. Для верхней части колонны
Для нижней части колонны
По значениям q и D определяем исполнение тарелки, q < 1.7·10-2 м3/(м·с), D > 1м, значит, исполнение тарелки 2. Для определения максимальной (предельно допустимой) скорости пара в свободном сечении колонны можно воспользоваться эмпирической зависимостью [mm]:
где wmax – максимальная скорость пара, отнесенная к единице площади поперечного сечения колонны, м/с; h – расстояние между тарелками, м; q – линейная плотность орошения, м3/(м·с); k1 и k3 – коэффициенты, зависящие от типа тарелок. Для ситчатых тарелок k1 = 1.2и k3 =1.22; k2 – коэффициент, зависящий от давления. При атмосферном и повышенном давлении k2=1. Введем коэффициент k=w/wmax. Рекомендуемые значения коэффициента k находятся в пределах 0.75 - 0.85. Таким образом, подберем расстояние между тарелками h так, чтобы выполнялось это условие. Табл.1
Таким образом, выбираем для нижней части колонны: hH =0.6 м; wmaxH =1.41 м/с; k = 0.855; для верхней части колонны: hВ =0.4 м; wmaxВ =1.45 м/с; k = 0.777.
Для выбранной тарелки стандартного диаметра определяют рабочую скорость пара, т.е. скорость пара, отнесенную к рабочей площади тарелки:
где Sраб – рабочая площадь тарелки, м2, определяется уравнением
Тогда
Найденное значение рабочей скорости пара wp для обеих частей колонны не должно превышать допустимой скорости wmax p пара в рабочем сечении тарелки, определяемой по соотношению:
где σ – поверхностное натяжение, мН/м; В – коэффициент, значения которого берем из таблицы [dd], зависящий от расстояния между тарелками и величины комплекса В1, значения которого определяются соотношением:
где Для верхней части колонны:
Для нижней части колонны:
Условие wp < wmax p выполняется для обеих частей колонны.
Максимально предельная рабочая скорость пара в колоннах с решётчатыми тарелками:
где
Вязкость воды при температуре +20
Нижняя часть колонны:
Верхняя часть колонны:
3.4.2. Рабочая скорость пара в колонне: Рабочая скорость пара принимается на 15-20% ниже предельной.
3.4.3. Диаметр колоны:
Выберем стандартный диаметр обечайки колонны
По каталогу [1, 216] для колонны диаметром 1000 мм выбираем решётчатую тарелку типаТР со следующими конструктивными размерами:
Шаг щелей
Свободное сечение тарелки
3.4.4 Уточнённая скорость пара:
Для решётчатых тарелок площадь принимается равной площади сечения колонны.
3.4.5. Уточнение коэффициента В:
|
.
и 
- массовые расходы жидкости и пара, кг/с.
- предельная рабочая скорость пара, м/с; 
–плотность пара смеси; 
–плотность жидкой смеси; 
– вязкость жидкости,; 
– вязкость воды при температуре 20 по Цельсию мПа∙с; 
и 
- массовые расходы жидкой и паровой фаз, кг/с; 
-относительное свободное сечение тарелки (здесь это значение принимается равным 0.2); 
- эквивалентный диаметр щели(здесь это значение равно 0.012); В - коэффициент, равный 2.95 для нижнего предела и 10 для верхнего предела(здесь он принимается равным 8) и g=9/81-ускорение свободного падения.
предельная рабочая скорость пара в нижней части колонны
предельная рабочая скорость пара в нижней части колонны
рабочая скорость газа в верхней части колонны
рабочая скорость газа в нижней части колонны
10 мм
0.17
