Гидравлическое сопротивление тарелок
Оно складывается из сопротивления сухой тарелки, сопротивления газожидкостного слоя на тарелке и сопротивления, обусловленного силами поверхностного натяжения жидкости:
Сопротивление сухой тарелки:
где: 
– скорость газа в прорезях колпачка (для колпачковых) или в отверстиях (для ситчатых).
где: 
- «живое» сечение прорезей или отверстий;
- коэффициент сопротивления:
Колпачковые - 4.5 – 5; Ситчатые:
= 0.07 – 0.1 →1.82;
=0.15 – 0.2 →1.45;
Провальные:
Дырчатые →1.1; Решетчатые →1.4-1.5; Трубно-решетчатые →0.9 – 1;
Сопротивление газожидкостного слоя принимают равным статическому давлению слоя:
= 
(пена) [Н/м2];
Сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения, возникает при выходе газа из отверстий или прорезей в слой жидкости:
Где: 
- поверхностное натяжение;
П; S – периметр и площадь поперечного сечения отверстия;
– эквивалентный диаметр отверстия.
В струйном (инжекционном) режиме 
→0.
Для решетчатых провальных: 
(т.е удвоенной ширине щели).
Эти уравнения являются общими для всех типов тарелок, однако их практическое применение для разных тарелок несколько различается.
Гидродинамика пленочных абсорбентов.
1. Однофазное пленочное течение.
Течение пленки в абсорберах происходит в условиях воздействия на пленку газового потока. При небольших скоростях газа это воздействие незначительно и течение пленки можно рассматривать как однофазное.
|
|
|
Если периметр орошения при вертикальном течении П (м), то массовый расход жидкости составляет:
;
С другой стороны:
[кг/сек]
Где: 
- средняя скорость течения пленки; 
В трубчатых абсорберах П= 
, где 
внутренний диаметр трубы.
В абсорберах с листовой насадкой при течении пленки по обеим сторонам вертикальной пластины:
П=2В;
Где: В – ширина пластины.
При этом L – расход жидкости на 1 трубу или 1 пластину.
Отношение 
; кг[/м сек] называют линейной плотностью орошения и представляет собой расход жидкости через единицу периметра орошения.
Можно определить зависимость между толщиной пленки и средней скоростью ее течения:
;
Величина , необходимая для расчета толщины пленки, зависит от режима ее движения. Этот режим характеризуется критерием Re для жидкости, определяемый по средней скорости течения пленки и ее эквивалентному диаметру 
:
=4 
;
= 
= 
;
Исследования показали, что в зависимости от величины 
наблюдаются три основных режима течения пленки:
А) ламинарное течение пленки с гладкой поверхностью раздела фаз ( 
);
Б) ламинарное течение пленки с волнистой поверхностью раздела фаз ( 
);
|
|
|
В) турбулентное течение пленки ( 
).
Переход к волнистому течению обусловлен действующими на свободную поверхность пленки (на границе раздела фаз) силами поверхностного натяжения.
При ламинарном течении с гладкой поверхностью скорость по толщине пленки изменяется согласно параболическому закону (от 0т до umax ), при этом:
umax =1.5 u ср ;
значения 
и u ср могут быть только найдены из теоретических формул:
; 
;
Для турбулентного режима зависимости более сложные.
В частности, (Живайкин):
прив 
;
где: 
прив= ( 
)1/3- приведенная толщина пленки;
средняя толщина пленки при волновом режиме ср =0.93 0 ( 0 - толщина пленки при ламин-м режиме), а umax =2 u ср.
минимальная толщина пленки 50 мкм (при 
).
Это соответствует Г=0.0042 кг/м с или 1.5 кг/м час;
У Хаблера Г min =30-800 кг/м час.
2. Пленочное течение в двухфазном потоке.
При противотоке газ тормозит стекание пленки. Это приводит к увеличению ее толщины и уменьшению средней скорости течения, причем гидравлическое сопротивление аппарата возрастает. Если скорость газа составляет 5-10 м/сек, наступает так называемое «захлебывание» (сила тяжести равна силе трения у поверхности), сопровождаемое накоплением жидкости в аппарате и резким ростом гидравлического сопротивления.
|
|
|
В случае дальнейшего повышения скорости газа жидкость движется уже снизу вверх (восходящий прямоток). При подаче жидкости сверху происходит выброс ее, а при подаче снизу – переход к восходящему прямотоку («обращенное» движение жидкости).
По мере увеличения скорости газа гидравлическое сопротивление аппарата сначала падает до некоторого минимального значения, а затем снова возрастает. Если скорость газа выше 40 м/сек, то жидкость отрывается от поверхности пленки и уносится с газом в виде брызг («брызгоунос»).
При движении сверху вниз (нисходящий прямоток) газ увлекает пленку, что увеличивает ее среднюю скорость и уменьшает толщину пленки.
Устойчивый нисходящий прямоток существует при скоростях газа не выше 15 – 30 м/сек, при более высоких скоростях происходит брызгоунос.
Распределение скоростей в газовом и жидкостном потоках:
3. Гидравлическое сопротивление пленочных абсорберов.
Гидравлическое сопротивление при движении газа:
где: 
- коэффициент сопротивления трению (определяется по эмпирическим формулам);
- длина (высота) поверхности, по которой стекает пленка;
|
|
|
- диаметр трубки или эквивалентный диаметр канала, по которому движется газ;
- относительная скорость газа (относительно жидкости);
= 
Где: 
- средняя скорость газа;
+ при противотоке;
- при прямотоке;
При двухфазном потоке гидравлическое сопротивление выше, чем при однофазном (при тех же расходах газа).
Это объясняется:
А) уменьшением сечения для прохода газа, поскольку часть сечения занята текущей жидкостью (влияет лишь вблизи режима захлебывания);
Б) увеличением относительной скорости газа при противотоке по сравнению с его абсолютной скоростью;
В) передачей от газа некоторой части энергии, которая расходуется на преодоление силы тяжести (при движении газа вверх) или на ускорение движения жидкости (при движении газа вниз).
Г) потери энергии, обусловленные движением волн.
Дата добавления: 2020-11-15; просмотров: 157; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!