Цель работы

1. Установление зависимости гидравлических сопротивлений сухой и орошаемой тарелки, определенных теоретически и экспериментально, от скорости газа в наименьшем сечении колпачка.

2. Определение величины гидравлического затвора теоретически и экспериментально.

Описание лабораторной установки

Схема установки изображена на рис. 3.1.

Установка состоит из ректификационной колонны 1 с 18 колпачковыми тарелками и куба 2. Колонна и куб выполнены из стекла для визуального наблюдения за ходом процесса. В середину колонны на тарелку 9 подается орошение поршневым насосом 3. Через вентиль 5 и ротаметр 4 воздух подается в куб колонны 2, проходит через колпачковые тарелки колонны 1 и выбрасываются через штуцер 7 в атмосферу. Вода движется навстречу газовому потоку, контактирует с ним на тарелках и по сливным патрубкам попадает в куб 2. Потеря напора газа при прохождении его через колонну измеряется дифференциальным манометром 6.

Рис. 3.1. Схема установки для изучения гидродинамики аппарата с колпачковыми тарелками:

1 – ректификационная колонна; 2 – куб; 3 – поршневой насос; 4 – ротаметр; 5 – вентиль; 6 – дифференциальный манометр; 7 - щтуцер

Рис. 3.2. Элемент колонны:

D = Ø18,5×0,6 мм; d = Ø13×0,5 мм;

l_сл = 0,011 м; l₁ = 0,011 м; l₂ = 0,011 м

Экспериментальное определение гидравлического сопротивления сухой и орошаемой тарелки

Проводим одну серию опытов в режиме нормальной работы аппарата при пенном режиме. Снимаем величины гидравлического сопротивления Р при нескольких (6–7) значениях расхода газа и при постоянной величине расхода жидкости. Сопротивление сухих тарелок P_СУХ измеряем при тех же расходах газа, но в отсутствии орошения аппарата жидкостью. Сопротивление слоя жидкости определяем из зависимости:

(3.1)

Для каждой тарелки считаем:

, (3.2)

где – сопротивление слоя жидкости на тарелке; - число тарелок с орошением, =9.

, (3.3)

где – гидравлическое сопротивление сухой тарелки; N – число тарелок в колонне, N =18.

,

где - сопротивление орошаемой тарелки.

Гидравлический затвор определяется с помощью линейки визуально для двух крайних расходов газа.

По результатам исследования составляется таблица 3.1 и строятся графики зависимости сопротивления сухой и орошаемой тарелки от скорости газа.

Скорость газа в наиболее узком сечении колпачка рассчитывается из уравнения:

(3.4)

где V – расход воздуха, м³/с, S – площадь наиболее узкого сечения, м².

Таблица 3.1.

Результаты опытов по определению гидравлического сопротивления сухой и орошаемой тарелки

№	Расход жидкости Q, м^3/с	Расход жидкости на единицу длины перегородки V,М^3/см	Расход воздуха V, м^3/с	Скорость воздуха 0, м/с	Перепад давления, мм. вод. ст.					Гидрозатвор, мм. вод. ст.
							Р^Т

Расход жидкости на единицу длины сливной перегородки определяется из выражения:

, (3.5)

где Q – расход жидкости, м³/с; L – длина сливной перегородки, м (в нашем случае – это 0,4 длины окружности переточного устройства, рис.3.2); d_п = 0,005м – диаметр переточного устройства.