Гидравлическое сопротивление (Р везде в Па) одной ступе­ни тарельчатых аппаратов в общем случае определяют как сум­му составляющих:

ДР = ДРСуХ+ДРо+ДРг-Ж, (8.4}

где ДРсух — сопротивление сухой тарелки; ДР0 — сопротивление, вызываемое силами поверхностного натяжения; ДРГ-ж — сопротивление газожидкостного слоя на тарелке.

256

Однако, как показывает практика расчетов сопротивления аппаратов в ус­ловиях рабочих режимов контактных устройств, величина ДРа не оказывает существенного влияния на полное сопротивление орошаемой тарелки. С учетом этого сопротивление тарелки можно определить как

ДР = ДРсух-^-Д^)г—ж. (8-5}

Сопротивление сухой тарелки обычно рассматривают как потерю напора на преодоление трения газа о стенки контактного устройства:

ДРсух= I (vrsl2g) рг, (8.6)

где | — коэффициент сопротивления сухой тарелки; ог — скорость газа в от­верстиях тарелки, м/с; g — ускорение свободного падения, м/с2; рг — плот­ность газа, кг/м3.

Расчет ДРг-ж в бесфорсуночных трубах Вентури, как правило, базируется на эмпирических критериальных зависимостях. В частности, для трубы Венту­ри с горловиной диаметром dr= 20 мм и углом конусности диффузора ад=8“ получены следующие уравнения [306]:

где vT — скорость газа в горловине трубы Вентури, м/с; L/G — удельный рас­ход жидкости, дм3/м3.

В общем случае для расчета ДР в инже'кционных контактных устройствах необходимо также учитывать сопротивление, возникающее в результате тре­ния потоков газа и жидкости:

AP=|[vy/(2gGv)] (ВМж+Gvtr), (8.9)

где Оу —скорость газа в контактном зазоре, м/с; Gv — объемный расход га­за, м3/ч; В = иу. ж/fy (Пу. и; — скорость жидкости в контактном зазоре, м/с); Lv — объемный расход жидкости, м3/ч.

Сопротивление сухой секционной прямоточной контактной тарелки ДРсух предложено определить по следующей формуле [307]:

Еисух = ДРсух/(рГУк. з)=4,26(сгщ/гік. з)-1’32[0’25, (8.10)

где dm. — эквивалентный диаметр щели для прохода газового потока, м; dK.3 — эквивалентный диаметр контактного зазора, м; } — доля свободного сечения контактных зазоров от полного сечения колонны, %.

Для этой же тарелки ДРг-ж при равномерном режиме определяют как

Eu=0,955(La/G)M, (8.11)

где а — число секций тарелки.

Сопротивление газожидкостного слоя контактного устройства с высокой плотностью орошения рекомендуется определять [308] как

APr_« = 2,2G°.65LM5tf°,3edOTB0,75J-1,95> (8.12)

где G — объемная скорость газа, м3/(м2-с); L — плотность орошения, м8/(мг*с); Я—длина контактной трубки, м; don — диаметр отверстий, м; f — сечение контактной трубки, % (к сечению колонны).

Полное гидравлическое сопротивление бесфорсуночного абсорбера Вентури предложено [302] определять как сумму следующих составных частей:

Д Р—Д Р тр+ДЯ Уск“Ь ДЯпод - (8.13)

Потерями давления за счет ускорения газожидкостного потока в трубе (ДРуск) обычно пренебрегают, так как они не зависят от размера трубы и не превышают долей процента от общего АР.

Потери давления за счет подъема газожидкостного потока ЛР„од для труб Вентури обычно составляют 1—2% от общих потерь и определяются равенст­вом [309]

APnofl=(l+P/G)prg//, (8.14)

где Н — высота трубы, м.

Общие потери давления в трубе Вентури с учетом (8.14) составляют

ДР= (л+Ы.) (L/G)p+n“r + (l+L/G)prgH, (8.15)

где а, Ь, р, п — постоянные коэффициенты; dr — диаметр горловины трубы Вен­тури, м.

Первый член уравнения (8.15) характеризует потери давления на преодо­ление сопротивления трубы, трение потоков.

Аналогичный подход к определению суммарных потерь давления на тре­ние в трубе, трение между фазами (ДРПоТ) предлагается в работе [310]:

ДЯпот = ДР—ДРпод. (8.16)

Предложены следующие выражения для определения ДРдот в бесфорсу- ночном абсорбере Вентури:

ЛРпот=46,5сг1’1'<А0’4 (Д/G) o. esdr0-16 (8.17)

ЛРпот = (840dP'7i — 0,6) yro,54dr-0.ss(L/G)dr/<1,radr-0’0107). (8,18)

Некоторые авторы [311] считают, что часть общего перепада давления за­трачивается на диспергирование жидкости (йдисп), и предлагают следующую зависимость для определения общего сопротивления бесфорсуночных абсор­беров Вентури:

ДР= Іб^+О^/ігйІ-Ик+ОЯ+Лдяс. (8.19)

где к — удельный расход газа, кг/м3; I — удельный расход жидкости, кг/м3; Or — скорость газа в горловине, м/с.

В уравнении (8.16) первый член определяет потери энергии на преодоле­ние сопротивления трубы, второй — на подъем газожидкостного потока. Для расчета ЛдаСп рекомендуется следующая формула:

Лдисп=1,80г1-08/0-63 (8.20)

Иной подход к расчету гидравлического сопротивления кон­тактных устройств предложен авторами [312], которые счита­ют, что вследствие принципиального отличия условий прохож­дения газа и двухфазного потока через контактное устройство некорректно выражать его общее сопротивление через сумму составляющих [см. уравнение (8.19)]. Для расчета общего со­противления инжекционной тарелки с трубами Вентури ими [312] предложена следующая зависимость:

AP-=U[pr/(2g)lt>2, (8.21)

где Sop — коэффициент сопротивления орошаемой тарелки 5ор=3,3[(<Эж/<2г) рТТр^Г]0-46

(<2ж, Qr — расходы жидкости и газа в контактном патрубке, м3/с).

В зависимости от нагрузок по газу и жидкости и диаметра сопла общее сопротивление орошаемой тарелки с трубами Вентури описывается следующим уравнением:

AP = 3720L2dc~4(£/G)~1'54, (8.22)

где dc — диаметр сопла, м; L, G — нагрузки по жидкости и газу, кг/ч.

Полное сопротивление ударно-распылительных тарелок определяется сле­дующим образом:

ДР=0,416-10-6и0йМЛ-2.з'/Л>8, (8.23)

где Vo — скорость в патрубке, м/с; d—диаметр патрубка, м; Л — высота пат­рубка, м; L — плотность орошения, м3/(м2-с).

Для расчета полного сопротивления прямоточных скоростных аппаратов

пенного типа (АПС) пользуются уравнением (8.21) с учетом уточнения истин­ной скорости газа (оэ), плотности газожидкостной смеси (рг-ж) и коэффици­ента сопротивления орошаемого аппарата |ор [303]:

о, = и0 S/(S — q/H), (8.24)

где По—скорость газа на полное сечение контактного патрубка, м/с; S — се­чение контактного патрубка, м2; q — запас жидкости, м3; Н—высота контакт­ного патрубка, м;

Рг-ж = 9514ч-0'78/0'92//0'26; (8.25)

|ор=0,0231-°.58До.24. (8.26)

Гидравлическое сопротивление пенных аппаратов типа ПАСС определяют как сумму следующих составляющих:

АТ3—ДРсух-ГАР ел/-Д Гп А Р л. (8.27)

где ЛРсл — сопротивление слоя пены; АР„—сопротивление на преодоление сил поверхностного натяжения; АРа — сопротивление корпуса аппарата.

Для инженерных расчетов при площади свободного сечения решетки S>0,18 м2/м2 величину ДРсух можно определить [305] как

А7’сух= |рРі^г2/2§52, (8.28)

где — коэффициент местного сопротивления сухой решетки.

Гидравлическое сопротивление газожидкостного слоя пены АРсл может быть определено по следующим формулам; для мелкодырчатой решетки

ДРсл=4,38ЯпржГ)г-0’6, (8.29)

для трубчатой решетки

ДРсл = 4,1Япржнг-0.5, (8.30)

для крупнодырчатой решетки

ДРсл=3)97#пржНг~°'5. (8.31)

Потери давления на преодоление сил поверхностного натяжения жидко­сти рекомендуется определять [305]: для дырчатой решетки

APo=4a/d0, (8.32)

где £>щ — ширина щели. 17*

Как правило, величина сопротивления ДРа невелика.

Сопротивление корпуса аппарата

ДРа = ?аУг2рг/2, (8.34)

где |а — коэффициент местного сопротивления аппарата (без контактной сту­пени).

Общее гидравлическое сопротивление орошаемых аппаратов ПАСС с про - тивоточными крупнодырчатыми решетками при S»0,18 м2/м2 можно рассчиты­вать [9] как

Д Р= (|PprOr2/2£S2)+3,97tf„p*i’r-0'5+(£aVpr/2). (8.35)

По величине гидравлического сопротивления абсорбцион­ных аппаратов можно судить не только о затратах энергии, но и об интенсивности процесса, так как основные потери давле­ния в аппарате затрачиваются на формирование поверхности контакта газовой и жидкой фаз. Так, в промышленных аппара­тах ПАСС ДРсух обычно колеблется от 100 до 200 Па, а ДРСЛ — от 200 до 1500 Па.