Визначимо основні розміри колони з капсульними ковпачками

Для зменшення винесення рідини з парою, що піднімається, бажано було б мати більшу віддаль між тарілками, однак у цьому випадку зростає загальна висота колони.

За табл. ІІІ.16 віддаль між тарілками для колонних апаратів з капсульними ковпачками приймають 200 – 350 мм і більше.

Задаємось . Визначаємо за рис. ІІІ. 20 за значенням і гранично допустиму швидкість пари в колоні .

Рис. ІІІ.20. Графік для визначення допустимої швидкості пари

Зазвичай приймають, що робоча швидкість дорівнює . Приймаємо .

Визначаємо перетин колони:

Отже, діаметр колони

Приймаємо згідно з табл. ІІІ. 16 діаметр колони .

Активна висота колони

За табл. ІІІ.17 основні розміри нормалізованих ковпачкових тарілок зі зливними механізмами сегментного типу приймаємо за діаметра колони . Кількість ковпачків .

У табл. ІІІ. 17 вказано, що площа f перерізу переливної сегментної труби у світлі для цих умов за і . становить 0,026 м², а довжина зливного борта 585 мм.

Реальна площа поперечного перетину колони, вільна для проходу пари, становить:

де S – загальна площа колони; – площа, зайнята ковпачками.

Відповідно дійсна швидкість пари у вільному перетині колони дорівнює:

За умов розбивки ковпачків згідно з табл. ІІІ. 17 кількість парових партубків дорівнює 27. Вибираємо круглі ковпачки. За стандартних патрубків із внутрішнім діаметром площа перетину одного патрубка дорівнює:

Визначаємо розміри ковпачків. Оскільки під час конструювання ковпачків виходять із рівності площь, то маємо: , де – площа поперечного перетину газового патрубка; – площа між верхнім краєм газового патрубка і ковпачком; – площа кільцевого простору між газовим патрубком та ковпачком; – площа перетину прорізей одного ковпачка. Схема колони із вказаними розмірами ковпачків наведена на рис. ІІІ.21.

Рис. ІІІ.21. Схема колони з ковпачковими тарілками: – висота зливу
(висота приймальної перегородки); – висота шару рідини над приймальною перегородкою; – висота ковпачка; – висота шару освітленої рідини; – висота переливу; – висота шару спіненої рідини над переливом; – віддаль між тарілками; – висота шару спіненої рідини в переливному пристрої; – висота шару піни на тарілці; – висота прорізу;
– відкриття прорізу

Площу можна визначити за формулою:

де – віддаль від верхнього краю патрубка до ковпачка по вертикалі.

Із рівності маємо:

Далі із формули:

оскільки за рівністю , при маємо:

Вибираємо ковпачки з внутрішнім діаметром 92 мм і зовнішнім діаметром 100 мм (що відповідає даним табл. ІІІ. 17).

Приймаємо прямокутні прорізи завширшки і заввишки .

Площа перетину одного прорізу

За умови рівності прохідних перетинів для пари в патрубку і в прорізах ковпачка визначимо кількість прорізів у ковпачку.

Визначаємо швидкість пари у прорізах. Фактичний живий перетин у прорізах ковпачків на одній тарілці становить:

Живий перетин прорізів:

Тоді швидкість пари в прорізах

Знаходимо швидкість, що відповідає повному відкриттю прорізів, за формулами (17–21) [6]:

де – коефіцієнт, що дорівнює 1 для ковпачкових тарілок; – коефіцієнт опору (табл. ІІІ.14);

Оскільки , то прийняті компонування і конструкція ковпачків забезпечують повне відкриття прорізів.

Таблиця ІІІ.14

Коефіцієнт опору

для різних тарілок

Тарілки
Ковпачкові....................... Сітчасті: ....... .... Провальні: дирчасті.................... решітчасті................ трубчасто-решітчасті	4,5 – 5 1,82 1,45 2,1 1,4 – 1,5 0,9 – 1

Визначимо гідравлічний опір тарілки , який складається із опору сухої тарілки, опір стовпа рідини на тарілці, що відповідає глибині барботажу і опору , що зумовлений силами поверхневого натягу рідини:

Опір сухої тарілки визначаємо за формулами (17–24) із [6]:

де – швидкість пари в прорізах; [6], табл. ІІІ. 14.

Знаючи периметр (довжину зливного порога) , визначаємо висоту рівня рідини над зливним порогом за формулою

де k – відношення густини піни до густини чистої рідини (під час розрахунків приймають ).

Для верхньої частини колони

Для нижньої частини колони

Опір стовпа рідини на тарілці розраховуємо за рівняннями:

де ; ; – густина рідини, кг/м³; – віддаль від верхнього краю прорізів до верха зливного порога, м, приймаємо ; – висота прорізів, м; – висота рівня рідини над зливним порогом, м.