Определение гидравлического сопротивления колонны

Для уменьшения продольного перемешивания реакционной смеси, применяют секционирование аппарата установкой массообменных перегородок.

Для данного аппарата согласно [7 c.217] выбираем ситчатые тарелки ТС – Р.

Рабочее сечение тарелки 2,822

Диаметр отверстия 3 мм

Шаг между отверстиями 8 мм

Относительное свободное сечение тарелки 5,4%

Масса 120 кг

Общее количество тарелок 30

Ситчатые тарелки обеспечивают достаточно малый размер пузырьков по всей высоте колонны. Разрушают воздушные пробки, способствуют сохранению высокой величины площади контакта между газовой и жидкой фазами.

Определим гидравлическое сопротивление колонны.

Исходные данные:

Объемный расход аммиака V_NH3 = 6,8·10^-3 м³/с

 углекислоты V_СО2 = 2 м³/с

 карбамида V_пл = 3,6·10^-3 м³/с

Плотность аммиака ρ_NH3 = 910 кг/м³

 углекислоты ρ_СО2 = 1,98кг/м³

 карбамида ρ_пл = 900 кг/м³

Диаметр аппарата D = 2000мм

Диаметр тарелок D = 1800мм

Скорость плава

,

 

где с = 0,05

 

 м/с

 

 ,

 

где α = 80º

 м²

 м²

Площадь отверстий

 м²

Скорость плава через отверстия

 м/с

Сопротивление тарелки

 Н/м²

Найдем сопротивление, вызванное силами поверхностного натяжения

,

 

где σ – поверхностное натяжение жидкости (Н/м)

 

 σ = 70 ·10^-3 Н/м

 Н/м²

Общее сопротивление

 Н/м²

Сопротивление колонны

 

,

 

где п – число тарелок

 Н/м²

Проверим условие:

 - условие не выполняется.

Следовательно, уменьшаем число тарелок.

Примем, что п = 20

Тогда  Н/м²

 - условие выполняется.

Расчет массы аппарата

 

Масса корпуса аппарата

 

m_к = 0,785(D_н²-D_вн²)Нρ

 

где D_н = 2,36 м – наружный диаметр корпуса;

D_вн = 2,00 м – внутренний диаметр корпуса;

Н = 29 м – высота цилиндрической части корпуса

ρ = 7800 кг/м3 – плотность стали

m_к = 0,785(2,362-2,02)29·7800 = 845503 кг

Общая масса аппарата.

Принимаем, что масса вспомогательных устройств (штуцеров, фланцев и т.д.) составляет 10% от основной массы аппарата, тогда

m = 0,1(m_к + m_вс + m_д + m_кр) = 657771 кг = 6,45 МН

Масса аппарата заполненной водой при гидроиспытании.

Масса воды при гидроиспытании

m_в = 1000(0,785D_к² · H_ц.к + V_д + V_кр) =

= 1000(0,785·2,02·18,3 +0,26 + 1,42) = 66914 кг

Максимальный вес аппарата

m_max = m + m_в = 657771 + 66914 = 724685 кг = 7,10 МН