Уравнение Содерса–Брауна

Типовой парожидкостный сепаратор

Уравнение Соудерса-Брауна (названное в честь Мотта Содерса и Джорджа Грейнджера Брауна ^{[1] [2]} ) было инструментом для получения максимально допустимой скорости пара в сосудах для разделения пара и жидкости (по-разному называемых испарительными барабанами , выбивными барабанами , выбивными камерами , всасывающие барабаны компрессора и входные барабаны компрессора ). Его также использовали с той же целью при проектировании тарельчатых ректификационных колонн , тарельчатых абсорбционных колонн и других колонн, контактирующих пар-жидкость.

Барабан парожидкостного сепаратора представляет собой вертикальный сосуд, в который подается смесь жидкости и пара (или мгновенно испарившаяся жидкость), в котором жидкость отделяется под действием силы тяжести, падает на дно сосуда и отводится. Пар движется вверх с расчетной скоростью, которая сводит к минимуму унос любых капель жидкости паром при выходе из верхней части сосуда.

Использовать

Диаметр барабана парожидкостного сепаратора определяется ожидаемым объемным расходом пара и жидкости из барабана. Следующая методология определения размеров основана на предположении, что эти скорости потока известны.

Используйте вертикальный сосуд под давлением с соотношением длины и диаметра примерно 3 к 4 и такого размера, чтобы обеспечить запас жидкости примерно на 5 минут между нормальным уровнем жидкости и дном сосуда (при этом нормальный уровень жидкости находится несколько ниже вход подачи).

Рассчитайте максимально допустимую скорость пара в сосуде, используя уравнение Содерса-Брауна:

${\displaystyle v=\left(k\right){\sqrt {\frac {\rho _{L}-\rho _{V}}{\rho _{V}}}}}$

Тогда площадь поперечного сечения барабана можно найти по формуле:

${\displaystyle A={\frac {\dot {V}}{v}}}$

А диаметр барабана:

${\displaystyle D={\sqrt {\frac {4A}{\pi }}}}$

Барабан должен иметь выпускное отверстие для паров вверху, выпускное отверстие для жидкости внизу и входное отверстие для подачи примерно на половину заполненного уровня. На выходе пара предусмотрите внутри барабана сетчатую прокладку, обеспечивающую удаление пара, чтобы пар мог пройти через эту сетку, прежде чем он сможет покинуть барабан. В зависимости от ожидаемого объема жидкости линия выпуска жидкости, вероятно, должна иметь клапан регулирования уровня жидкости .

Что касается механической конструкции барабана (конструкционные материалы, толщина стенок, допуск на коррозию и т. д.), используйте те же критерии, что и для любого сосуда под давлением.

Рекомендуемые значения k

Технический справочник GPSA [ ^3] рекомендует следующие значения k для вертикальных бочек с горизонтальными сетчатыми подушками (при указанных рабочих давлениях):

• При манометрическом давлении 0 бар : 0,107 м/с.
• При манометрическом давлении 7 бар: 0,107 м/с.
• При манометрическом давлении 21 бар: 0,101 м/с.
• При манометрическом давлении 42 бар: 0,092 м/с.
• При манометрическом давлении 63 бар: 0,083 м/с.
• При манометрическом давлении 105 бар: 0,065 м/с.

GPSA отмечает:

1. k = 0,107 при манометрическом давлении 7 бар. Вычтите 0,003 на каждые 7 бар сверх манометрического давления 7 бар.
2. Для растворов гликоля или амина умножьте значения k выше на 0,6–0,8.
3. Обычно для приблизительного определения размеров вертикальных сепараторов без сетчатых прокладок используют половину приведенных выше значений k.
4. Для скрубберов на всасывании компрессора и входных сепараторов детандера умножьте k на 0,7–0,8.

Смотрите также

• туманоуловитель

Рекомендации

1. М. Содерс и Г. Г. Браун (1934). «Проектирование фракционирующих колонн, унос и производительность». Промышленная и инженерная химия . 38 (1): 98–103. дои : 10.1021/ie50289a025.
2. Аналитическое исследование эффективности разделения жидкости и пара. Архивировано 24 апреля 2009 г. в Wayback Machine , исследование, разработанное WD Monnery, Chem-Pet Process Technology Ltd. и WY Svrcek, Университет Калгари , Калгари , Канада , 2005 г., для нефтяных технологий. Альянс Канады
3. Ассоциация поставщиков газоперерабатывающей промышленности (GPSA) (1987). Инженерный справочник . Том. 1 (10-е изд.). Ассоциация поставщиков газопереработки, Талса , Оклахома .