Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Литературный обзор 8
1.1. Обзор конструкций клапанных тарелок с перекрестно-прямоточным движением фаз 8
1.2. Гидродинамические режимы работы клапанных тарелок с перекрестно-прямоточным движением фаз 15
1.3. Гидравлическое сопротивление клапанных тарелок с переливными устройствами 18
1.4. Провал жидкости. Минимальная допустимая скорость газа 29
1.5. Межтарельчатый унос жидкости 32
1.6. Исследование массопередачи на тарельчатых контактных устройствах 36
ГЛАВА II. Объект исследования. экспериментальнаяустановка. методика проведения экспериментов 40
11.1. Объект исследования 40
11.2. Описание экспериментальной установки 45
11.3. Методика исследования провала жидкости 48
11.4. Методика исследования уноса жидкости с тарелки 49
11.5. Методика исследования массопередачи 53
ГЛАВА III. Исследовательская часть. исследование гидродинамических и массообменных характеристик прямоточной клапанно-ситчатой (пкс) тарелки новой конструкции 58
111.1. Исследование гидравлического сопротивления сухой тарелки 59
111.2. Исследование гидродинамических режимов работы орошаемой тарелки 63
111.3. Исследование гидравлического сопротивления орошаемой тарелки 68
111.4. Исследование провала жидкости 74
111.5. Исследование уноса жидкости с тарелки 79
111.6. Исследование массопередачи по жидкости на тарелке 85
ГЛАВА IV. Сопоставление гидродинамических и массообменных характеристик новой прямоточной клапанно-ситчатой и прямоточной клапанной (пк) тарелок 92
IV.1. Сопоставление гидравлического сопротивления сухих тарелок 92
IV.2. Сопоставление гидродинамических режимов работы тарелок 96
IV.3. Сопоставление сопротивления орошаемых тарелок 99
IV.4. Сопоставление провала жидкости 103
IV.5. Сопоставление межтарельчатого уноса 108
IV.6. Сопоставление эффективности массопередачи 114
ГЛАВА V. Применение полученных результатов работы на практике при расчете промышленных аппаратов 119
Основные выводы и результаты 130
Условные обозначения 132
Список литературы
- Гидродинамические режимы работы клапанных тарелок с перекрестно-прямоточным движением фаз
- Методика исследования провала жидкости
- Исследование гидравлического сопротивления орошаемой тарелки
- Сопоставление сопротивления орошаемых тарелок
Введение к работе
Актуальность работы. Развитие массообменных аппаратов по пути увеличения мощностей, напрямую связано с разработкой массообменных контактных устройств высокой производительности. Не последнюю роль в этом сыграли клапанные тарелки с перекрестно-прямоточным движением фаз. Данные тарелки обладают повышенной пропускной способностью по жидкости и газу, достаточно высокой эффективностью массопередачи, обеспечивают широкий диапазон устойчивой и эффективной работы. Однако на перекрестно-прямоточных клапанных тарелках при высоких скоростях газа наступает интенсивный прямоток, вследствие чего уменьшается время пребывания жидкости на тарелке и тем самым снижается эффективность массопередачи. Основным путем решения данной проблемы является увеличение компенсации прямоточного движения взаимодействующих фаз. В связи с этим представляют интерес комбинированные конструкции прямоточных клапанно-ситчатых (ПКС) тарелок, выгодно сочетающие повышенную производительность прямоточных клапанных и высокую эффективность ситчатых тарелок. Просечки, выполненные в клапане и (или) в полотне тарелки, будут способствовать не только компенсации прямоточного движения и увеличению запаса жидкости на тарелке, но также увеличению диапазона устойчивой работы, зоны саморегулирования клапанов, удельной поверхности контакта фаз. Использование таких конструкций в промышленности ограничивается в основном трудностью получения точных характеристик по гидродинамике и массопередаче для широкого класса процессов, требующих проведения дорогих технически сложных экспериментов. Решением данной проблемы является исследование гидродинамических и массообменных характеристик новых конструкций тарелок в лабораторных условиях на экспериментальных стендах с последующим сопоставлением с характеристиками промышленных тарелок, полученными на тех же стендах.
Цель работы: разработка методики расчета гидравлического сопротивления, минимальной и максимальной допустимых нагрузок по газу, эффективности массопередачи по жидкости для прямоточных клапанно-ситчатых тарелок.
Задачи исследования:
-
анализ тенденций в разработке клапанных тарелок с перекрестно-прямоточным движением фаз, обзор специальной литературы, посвященной проблемам исследования гидравлического сопротивления сухих и орошаемых тарелок, провала жидкости, межтарельчатого уноса и массопередачи на тарелках;
-
разработка экспериментального стенда, планирование экспериментов по исследованию гидродинамических и массообменных характеристик тарелок;
-
исследование гидравлического сопротивления, гидродинамических режимов работы, провала и уноса жидкости, эффективности массопередачи на прямоточной клапанно-ситчатой тарелке новой конструкции;
-
сопоставление массообменных и гидродинамических характеристик новой тарелки с характеристиками прямоточной клапанной (ПК) тарелки;
5. описание применения полученных результатов работы на практике.
Методологическая база диссертационного исследования. Для
получения количественных значений гидродинамических и массообменных характеристик использовался активный эксперимент, при котором набор значений факторов (точек исследования) определялся задачами дальнейшей обработки данных и выбирался из условий производительности экспериментальной установки, диапазона промышленных нагрузок. Для обработки экспериментальных данных по гидродинамическим и массообменным характеристикам использовались статистические методы, теоретические положения и результаты, полученные другими авторами по данной тематике.
Научная новизна:
-
Разработанная методика, основанная на анализе экспериментальных данных для новой тарелки ПКС, позволяет получать уравнения для расчета минимальной и максимальной допустимых нагрузок по газу, гидравлического сопротивления и эффективности массопередачи по жидкости на прямоточных клапанно-ситчатых тарелках.
-
По разработанной методике получены уравнения для расчета минимальной и максимальной допустимых нагрузок по газу, гидравлического сопротивления и эффективности массопередачи по жидкости на новой прямоточной клапанно-ситчатой тарелке.
-
По результатам сопоставления установлено, что прямоточная клапанно-ситчатая тарелка имеет больший диапазон устойчивой работы, чем прямоточная клапанная тарелка. Особенно эффективна, по мнению автора, замена прямоточных клапанных тарелок на новые прямоточные клапанно-ситчатые в аппаратах с невысокой производительностью по газу. Так как доказано, что минимальные допустимые значения фактора скорости газа новой тарелки ПКС в 1,5-2,0 раза меньше по отношению к тарелке ПК.
-
Подтверждено, что эффективность тарелки ПКС практически во всем диапазоне изменения факторов выше эффективности тарелки ПК. Установлено, что новую тарелку ПКС наиболее рационально использовать в барботажном и переходном режимах работы при нагрузках по газу ФР<1,5-2,2 кг0,5/(м0,5с), то есть там, где достигается максимальное преимущество в эффективности. Для исследуемой системы и на данном экспериментальном стенде эффективность тарелки ПКС в барботажном режиме в 1,2-1,6 раза выше, чем эффективность тарелки ПК.
Практическая значимость диссертационного исследования заключается в том, что, во-первых, полученные уравнения могут быть использованы для гидравлического расчета промышленных прямоточных клапанно-ситчатых
тарелок. Во-вторых, предложено направление в разработке новых конструкций прямоточных клапанно-ситчатых тарелок.
Апробация работы. Результаты диссертационного исследования докладывались на 8-й (1-3 февраля 2010 г.) и 9-й (30 января-1 февраля 2012 г.) Всероссийских научно-технических конференциях «Актуальные проблемы развития нефтегазового комплекса России», 9-й Всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России (4-7 октября 2011 г.) «Новые технологии в газовой промышленности», научной сессии аспирантов факультета инженерной механики РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина (18-20 сентября 2012 г.).
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 7 печатных работах, из которых 3 научные статьи [3, 4, 7], выпущенные в журналах, рекомендованных высшей аттестационной комиссией, и 4 материала научных конференций [1, 2, 5, 6].
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и результатов, списка литературы из 135 наименований, приложений. Работа изложена на 164 страницах, в том числе приложения - 16 страниц. Диссертация содержит 70 рисунков и 56 таблиц, в том числе в приложении - 41 таблица.
Гидродинамические режимы работы клапанных тарелок с перекрестно-прямоточным движением фаз
Преимущества клапанно-ситчатых тарелок с перекрестно-прямоточным движением фаз, по мнению соискателя, наиболее четко и выгодно реализованы в конструкции новой прямоточной клапанно-ситчатой тарелки [78], разработанной на кафедре оборудования нефтегазопереработки РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина совместно с ЗАО «ПЕТРОХИМ ИНЖИНИРИНГ». Особенностью конструкции тарелки является наличие просечек в пластине клапана, оснащенными козырьками. Козырьки отогнуты навстречу потоку газа на угол, позволяющий козырькам при максимальном угле открытия пластины клапана располагаться вертикально. Высота козырьков увеличивается в направлении открытия пластины клапана. Благодаря этому в отверстия клапанов направляется максимально возможная доля общего потока газа, обеспечивается максимальная компенсация прямотока, развитая поверхность контакта фаз и ее интенсивное обновление.
В настоящей диссертационной работе исследованы гидродинамика и массопередача новой прямоточной клапанно-ситчатой тарелки. Данные исследования были проведены с целью разработки для прямоточных клапанно-ситчатых тарелок методики расчета гидравлического сопротивления, минимальной и максимальной допустимых нагрузок по газу, эффективности массопередачи по жидкости.
Поставленная цель определяет задачи исследования:
1. анализ тенденций в разработке клапанных тарелок с перекрестно-прямоточным движением фаз, обзор специальной литературы, посвященной проблемам исследования гидравлического сопротивления сухих и орошаемых тарелок, провала жидкости, межтарельчатого уноса и массопередачи на тарелках;
2. разработка экспериментального стенда и планирование экспериментов по исследованию гидродинамических и массообменных характеристик тарелок.
3. исследование гидравлического сопротивления, гидродинамических режимов работы, провала и уноса жидкости, эффективности массопередачи на прямоточной клапанно-ситчатой тарелке новой конструкции; 4. сопоставление массообменных и гидродинамических характеристик новой тарелки с характеристиками прямоточной клапанной (ПК) тарелки;
5. описание применения полученных результатов работы на практике. Для получения количественных значений указанных характеристик использовался активный эксперимент, при котором набор значений факторов (точек исследования) определялся задачами дальнейшей обработки данных и выбирался из условий производительности экспериментальной установки, диапазона промышленных нагрузок. Для обработки экспериментальных данных по гидравлическому сопротивлению, минимальной и максимальной допустимым нагрузкам по газу, эффективности тарелки по жидкости использовались статистические методы, теоретические положения и результаты, полученные другими авторами по данной тематике.
Научная новизна диссертационного исследования состоит в том, что, во-первых, получены расчетные уравнения гидравлического сопротивления, минимальной допустимой и максимальной допустимой нагрузок по газу, рекомендуемые для гидравлического расчета промышленных тарелок ПКС. Во-вторых, подтверждено на основе исследования эффективности массопередачи при десорбции углекислого газа из воды воздухом дополнительное увеличение эффективности новой тарелки за счет наличия просечек в клапане. В аспекте конкретизации заявленной научной новизны на защиту выносятся следующие основные результаты работы:
1. Разработанная методика, основанная на анализе экспериментальных данных для новой тарелки ПКС, позволяет получать уравнения для расчета минимальной и максимальной допустимых нагрузок по газу, гидравлического сопротивления и эффективности массопередачи по жидкости на прямоточных клапанно-ситчатых тарелках.
2. По разработанной методике получены уравнения для расчета минимальной и максимальной допустимых нагрузок по газу, гидравлического сопротивления и эффективности массопередачи по жидкости на новой прямоточной клапанно-ситчатой тарелке. 3. По результатам сопоставления установлено, что прямоточная клапанно-ситчатая тарелка имеет больший диапазон устойчивой работы, чем прямоточная клапанная тарелка. Особенно эффективна, по мнению автора, замена прямоточных клапанных тарелок на новые прямоточные клапанно-ситчатые в аппаратах с невысокой производительностью по газу. Так доказано, что минимальные допустимые значения фактора скорости газа на тарелке ПКС в 1,5-2,0 раза меньше по отношению к тарелке ПК.
4. Подтверждено, что эффективность тарелки ПКС практически во всем диапазоне изменения факторов выше эффективности тарелки ПК. Установлено, что новую тарелку ПКС наиболее рационально использовать в барботажном и переходном режимах работы при нагрузках по газу ФР 1,5-2,2 кг0,5/(м0,5с), то есть там, где достигается максимальное преимущество в эффективности. Для исследуемой системы и на данном экспериментальном стенде эффективность тарелки ПКС в барботажном режиме в 1,2-1,6 раза выше, чем эффективность тарелки ПК.
Практическая значимость диссертационного исследования заключается в том, что, во-первых, полученные уравнения могут быть использованы для гидравлического расчета промышленных прямоточных клапанно-ситчатых тарелок. Во-вторых, предложено направление в разработке новых конструкций прямоточных клапанно-ситчатых тарелок.
Методика исследования провала жидкости
Конструктивные параметры клапана новой тарелки оптимальны и выбраны по следующим критериям: 1. Надежность и равномерность работы. При переменных нагрузках по газу и жидкости, неравномерности распределения газового потока по сечению колонны новая тарелка обеспечивает правильное регулирование свободной поверхности для выхода газа благодаря оптимальным размерам ножек клапана, исключающих возможность перекоса клапанов. 2. Минимизация провала жидкости на новой тарелке достигается язычковой формой клапана, а также особенностью подъема клапанов. При подъеме клапан преимущественно поворачивается вокруг основания язычка. Такая конструкция препятствует залипанию клапанов и исключает возможность значительного провала жидкости через данные клапаны. 3. Максимальная компенсация прямоточного движения взаимодействующих фаз реализуется на новой тарелке за счет: а. наличия козырьков, отогнутых в направлении противоположном открытию пластины клапана; б. углов максимального открытия пластины клапана и отгибки козырьков, сумма которых равна 90; в. переменной высоты козырьков, увеличивающейся в сторону открытия пластины клапана; г. максимизации площади просечек на поверхности пластины клапана в условиях следующих ограничений: - требуемой прочности конструкции клапана при изготовлении и работе; - возможности засорения просечек (применение просечек с шириной менее 5 мм нецелесообразно). В настоящей работе также проводили сопоставление гидродинамических и массообменных характеристик новой тарелки с характеристиками прямоточной клапанной тарелки. Данная тарелка разработана ВНИИНЕФТЕМАШ. Клапан прямоточной клапанной тарелки представляет круглый диск с одной задней ножкой и двумя направляющими (рис. II.1.5).
1. Тарелка ПК в настоящее время успешно используется в промышленных процессах нефтепереработки и нефтехимии, что говорит о конкурентоспособности данной тарелки среди множества современных контактных устройств. 2. Тарелки ПКС и ПК отличаются друг от друга только конструкцией клапана. Поэтому сопоставление гидродинамических и массообменных характеристик позволит непосредственно оценить эффект от сочетания свойств прямоточных клапанных и ситчатых тарелок.
3. Модернизация промышленных колонн с прямоточными клапанными тарелками с целью улучшения четкости разделения и (или) увеличения выхода целевых продуктов может быть осуществлена путем замены внутренних контактных устройств. В случае установки тарелок ПКС вместо ПК капитальные затраты минимальны, так как требуется выполнить замену только клапанов тарелок. Таким образом, сопоставление гидродинамических и массообменных характеристик тарелки ПКС с характеристиками тарелки ПК в лабораторных условиях позволит получить необходимую информацию для принятия соответствующих инвестиционных решений.
Диаметр отверстия под клапан, мм 40 Масса клапана, г 38 Число клапанов на тарелке 12 Число рядов клапанов по направлению потока жидкости 8 Шаг, мм 50 Расстояние между рядами клапанов, мм 80 Размеры перелива (длина х ширина), мм 90х160 90х160
Фото экспериментальной установки представлено на рис. II.2.1, схема установки - на рис. II.2.2. Колонна представляет набор металлических царг, соединенных между собой болтами. Стенки царг выполнены из оргстекла, благодаря которым можно визуально наблюдать за работой исследуемых тарелок. Свободное сечение колонны - 630х160 мм (0,1008 м2). Конструкция колонны в зависимости от задач исследования позволяет устанавливать одну или две тарелки, менять межтарельчатое расстояние. Тарелки располагаются между царгами. Царги по периметру обжимаются болтами. Это фиксирует тарелки в нужном положении и придает герметичность колонне. В колонну врезаны отборы давления, которые подключены к блоку водяных дифференциальных манометров DD2p. Манометрами измерялось давление на входе в колонну и перепад давления на тарелках TR1, TR2. Колонна устанавливается на бак. Конструкция бака предусматривает наличие воздухораспределителя DR1, отсека для сбора провала и штуцера для его отвода, прямого указателя уровня LM, гидрозатвора с краном V12.
Воздух в колонну подается с помощью компрессоров C1, C2. Для сброса избыточного воздуха предусмотрена задвижка V3. Воздух из ресивера R1 в ресивер R2 может поступать по трем трубопроводам диаметром 50, 125, 400 мм, на которых установлены диафрагмы D1, D2, D3 соответственно. Из ресивера R2 воздух поступал через распределитель DR1 в колонну.
Измерение расхода воздуха осуществлялось с помощью диафрагм D1, D2, D3, каждая из которых предназначена для определенного диапазона нагрузок. На диафрагме D1 работа велась в диапазоне от 50 до 150 м3/ч, на диафрагме D2 – от 150 до 800 м3/ч и на диафрагме D3 – от 800 до 1200 м3/ч. На линии воздуха установлен блок водяных дифференциальных манометров DD1p, измеряющих манометрическое давление до диафрагм и перепад давления на диафрагмах. Термометрами T1 и T2 измерялись температуры до и после диафрагм.
Исследование гидравлического сопротивления орошаемой тарелки
Для анализа влияния нагрузки по жидкости и величины высоты переливной планки на ФРmin на координатной плоскости «ФРmin - LV» были нанесены значения минимальных допустимых значений фактора скорости газа из таблицы III.4.1. По результатам анализа было установлено, что, как с ростом нагрузки по жидкости, так и с увеличением высоты переливной планки, минимальная допустимая нагрузка по газу увеличивается. Также было отмечено, что зависимость ФРmin от LV близка к линейной. Принимая во внимание данные замечания, для расчета величины минимального допустимого значения фактора скорости газа в рабочем сечении тарелки предложена модель: ФРmin=( A+BhW )LV +(D+ChW )=ALV +BLV hW +ChW +D (III.4.2)
Уравнение (III.4.2) в диссертации рекомендовано, как общее уравнение минимальной допустимой нагрузки по газу для прямоточных клапанно-ситчатых тарелок. Для нахождения коэффициентов A, B, C, D (в уравнении минимальной допустимой нагрузки по газу для определенной конструкции прямоточной клапанно-ситчатой тарелки) достаточно исследовать значения ФРmin на границах диапазонов рассматриваемых факторов, то есть в точках (LV,min, hW,min), (LV,max, hW,min), (LV,min, hW,max), (LV,max, hW,max), и далее статистическими методами обработать экспериментальные данные.
Для новой тарелки регрессионный анализ экспериментальных данных был выполнен в программе Excel, результаты которого представлены в приложении В. В итоге для расчета значений минимального допустимого фактора скорости газа в рабочем сечении тарелки получено уравнение: (III.4.3) По данному уравнению построены прямые линии зависимости ФРmin от LV при различных значениях hW (рис. III.4.3). Корреляция между опытными и рассчитанными по уравнению (III.4.3) значениями минимальных допустимых нагрузок по газу показана на рис. III.4.4.
Уравнение (III.4.3) рекомендовано автором диссертационной работы для расчета минимальной допустимой величины фактора скорости газа новой прямоточной клапанно-ситчатой тарелки в следующих диапазонах значений факторов:
Унос жидкости с тарелки исследовался в соответствии с методикой, описанной в параграфе П.4. Исследование уноса проводилось в следующем диапазоне факторов: - скорости воздуха в рабочем сечении тарелки WP [1,6-3,5] м/с; - расстояния между тарелками Нт [0,3-0,5] м; -з - нагрузки по жидкости Lv [11,4-40,0] м /(мч); - высоты переливной планки hw [0,04-0,08] м.
Задачей исследования являлось изучение влияния указанных выше факторов на механизм уноса, определение значимых факторов, и, как итог, получение модели уравнения относительного уноса.
В результате анализа полученных экспериментальных данных было установлено: 1. С увеличением скорости газа в колонне увеличивается величина относительного уноса. Причем во всем диапазоне изменения скорости газа зависимость между логарифмом скорости газа и логарифмом величины относительного уноса жидкости близка к линейной. 2. С увеличением расстояния между тарелками наблюдается значительное уменьшение величины уноса жидкости. 3. С увеличением нагрузки по жидкости и высоты переливной планки относительный унос увеличивается незначительно.
Основываясь на вышеизложенных замечаниях, в диссертационной работе было выбрано несколько моделей уравнения относительного уноса, которые представлены в таблице III.5.1. Далее в программе Excel был выполнен регрессионный анализ данных в соответствии с выбранными моделями. В таблице III.5.1 также приведены результаты регрессионного анализа по моделям (множественные коэффициенты детерминации, количество коэффициентов регрессии, наблюдаемые F-статистики и уровни значимости).
Из таблицы Ш.5.1 можно видеть, что модели 2, 4, 5 более точно описывают экспериментальные данные, чем модели 1, 3. Это вызвано тем, что в этих моделях в качестве одного из факторов выступает высота сепарационного пространства. Таким образом, можно заключить, что включение в модель такого фактора, как высота сепарационного пространства, является статистически оправданным.
Модель 2 является более предпочтительной, чем модели 4 и 5, так как по результатам регрессионного анализа коэффициенты ЬЗ в модели 4 и ЬЗ, Ь4 в модели 5 статистически не значимы на уровне =0,05. В результате в качестве расчетного уравнения величины относительного уноса была принята модель 2:
Уравнение (Ш.5.1) в работе рекомендовано при обработке экспериментальных данных по уносу для прямоточных клапанно-ситчатых тарелок. Для нахождения неизвестных коэффициентов в уравнении достаточно исследовать относительный унос на границах диапазонов рассматриваемых факторов, то есть в точках
П-Cmax) Результаты регрессионного анализа экспериментальных данных на новой прямоточной клапанно-ситчатой тарелке представлены в приложении Г. В итоге получено уравнение для расчета относительного уноса жидкости (е в кг жидкости/кг газа):
Корреляция между расчетными ер и опытными ежсп значениями относительного уноса жидкости [//7=0,5 м]. На рис. III.5.4 представлен график зависимости скорости газа, соответствующей 10%-ому уносу, от нагрузки по жидкости. Видно, что допустимая скорость газа в колонне сильно зависит от расстояния между тарелками. При HT=300 мм допустимая скорость составляет менее 1,5 м/с для любой величины нагрузки по жидкости. Такая низкая скорость газа подтверждает то, что нецелесообразно принимать межтарельчатое расстояний менее 450 мм при проектировании промышленных аппаратов.
Сопоставление сопротивления орошаемых тарелок
Сопоставление величин относительного провала жидкости на тарелках ПКС и ПК осуществлялось на основе совместно построенных экспериментальных зависимостей провала жидкости от ФР при различных значениях LV и hW (рис. IV.4.1 - IV.4.2). Рассматривая опытные зависимости, можно увидеть, что характер зависимости провала жидкости на тарелке ПК от фактора скорости газа также носит сложный характер. На начальном этапе работы при малых нагрузках по газу с увеличением ФР провал жидкости снижается. Между тем, величина провала жидкости тарелки ПК на данном этапе работы больше, чем у тарелки ПКС. Это еще раз подтверждает, что работа тарелки ПК характеризуется большей степенью неравномерности и более поздним по мере роста ФР вступлением всех клапанов в работу. Немалый вклад также дают конструктивные особенности пластин клапанов. Язычковая форма клапана тарелки ПКС намного лучше защищает отверстие в полотне тарелки от проникновения жидкости, чем круглый дисковый клапан тарелки ПК. Следует отметить, что на кривых провала тарелки ПК от ФР тяжелее отследить вступление тарелки в равномерный режим работы. Только при некоторых LV и hW наблюдаются четкие минимумы на кривых П от ФР, соответствующие вступлению всех клапанов в работу, где дальнейшей увеличение величины относительного провала связано с увеличением свободного сечения тарелки и влиянием переливной планки. Важно отметить, что переливная планка оказывает на величину провала тарелки ПК меньшее влияние, чем на величину провала тарелки ПКС. Это связано с тем, что, жидкость вследствие прямотока уплотняется над переливом, и газ при этом слабо идет через клапаны у слива. В результате через клапаны в конце полотна тарелки ПКС, имеющих просечки, проваливается большее количество жидкости, чем через клапаны тарелки ПК, не имеющих таких просечек.
Для тарелки ПК аналогичным образом, как для тарелки ПКС, по кривым зависимости провала от ФР графически определены минимальные допустимые значения фактора скорости газа в рабочем сечении тарелки, которые представлены в таблице IV.4.1. За минимальную допустимую нагрузку принималась такая нагрузка, при которой тарелка вступала в равномерную работу
Для подтверждения объективности способа определения минимальной допустимой нагрузки по газу графически по кривым провала, использованного в диссертационной работе, проведено сравнение опытных значений ФРт1п для тарелки ПК и расчетного уравнения ФРтт для тарелки ПКС (Ш.4.3) с уравнением для минимальных допустимых нагрузок по газу, взятого из методики гидравлического расчета тарелок ПК (РТМ 26-02-16-83).
Для оценки соответствия уравнения (IV.4.2) экспериментальным значениям ФРМП тарелки ПК в программе Excel определены коэффициенты линейной регрессии (описывающие экспериментальные значения ФРтт для тарелки ПК), имеющей вид аналогичный уравнению (IV.4.2). В итоге, после обработки опытных данных получено уравнение для минимального допустимого фактора скорости газа в рабочем сечении тарелки ПК:
Следует отметить, что обработка данных велась по небольшому количеству экспериментальных значений ФРmin, и разброс этих значений от аппроксимирующей прямой достаточно велик. Однако видно, что уравнения (IV.4.2) и (IV.4.3) близки друг к другу. Соответственно, минимальные допустимые значения фактора скорости газа, определенные на экспериментальной установке, близки к значениям ФРmin, рассчитанным по уравнению из РТМ 26-02-16-83 для промышленных тарелок. Следовательно, использование метода определения минимальной допустимой нагрузки по кривым зависимости провала от ФР оправдано и полученное расчетное уравнение (III.4.3) может быть успешно использовано при гидравлическом расчете новых прямоточных клапанно-ситчатых тарелок промышленных размеров.
Изучение уноса на тарелке ПК проводилось в зависимости от скорости газа при тех же значениях нагрузки по жидкости, высоты переливной планки и расстояния между тарелками, что для тарелки ПКС (см. параграф III.5). На графике (рис. IV.5.1) показаны экспериментальные зависимости уноса жидкости на тарелке ПК от скорости газа. В работе для описания зависимости относительного уноса жидкости на тарелке ПК от скорости газа WР в программе Excel аналогичным образом, как для гидравлического сопротивления, были построены аппроксимирующие зависимости путем наложения трендов различных моделей. Анализируя экспериментальные зависимости относительного уноса на тарелке ПК, необходимо отметить следующее: скорость газа и высота сепарационного пространства оказывают существенное влияние на величину уноса; зависимость относительного уноса на тарелке ПК имеет степенную зависимость от WР, как и для тарелки ПКС; расстояние между тарелками предсказуемо существенно влияет на величину уноса;
