Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Определение числа тарелок и высоты колонны.

Наносим рабочие линии на диаграмму y-x верхней и нижней части колонны и находим число ступеней изменения концентрации n_T_.. В Верхней части колонны n'_T=3, в нижней части n''_T≈2, всего 5 ступеней.

Число тарелок рассчитываем по уравнению:

где n_T – число теоретических тарелок – ступеней изменения концентрации, которые находят графическим построением между линиями равновесия и рабочей на x-y диаграмме;

η – среднее КПД тарелок.

Для определения η находим коэффициент относительной летучести разделяемых компонентов α=P_э.с./P_в.Динамический коэффициент вязкости исходной смеси μ при средней температуре в колонне, равной ).

При этой температуре давление насыщенного пара этилового спирта определим по закону Дальтона:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Откуда

где , мольные доли этилового спирта в жидкости и в равновесном с ней паре при . давление при котором происходит процесс.

давление насыщенного водяного пара при .

Откуда

Динамический коэффициент вязкости исходной смеси: при средней температуре в колонне ): μ=0,49∙10^-3 (Па∙с)

Тогда αμ=8,82∙0,49=4,32.

По графику (рис.7.4 стр.314 [1]) находим η=0,32

Длина пути жидкости по тарелке из геометрических построений:

где радиус тарелки, периметр слива. Найдем длину свободного сечения : ;

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Рис. 3.4.1. Схема ситчатой тарелки

где D=0,6 м – диаметр колонны.

По графику (рис.7.5 стр.315 [1]) находим значение поправки на длину пути: для Δ=0.

Средний КПД тарелок по уравнению:

η_l=η(1+Δ)=0,32(1+0)=0,32 (стр.315 [1])

3.4.1.Число тарелок:

а) в верхней части колонны:

б) в нижней части колонны:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Общее число тарелок n=15, а с запасом n=18, из них в верхней части колонны 11 и в нижней части 7 тарелок.

3.4.2. Высота тарельчатой части колонны:

Общее гидравлическое сопротивление тарелок:

Тепловой расчет установки.

Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в дефлегматоре-конденсаторе, находим по уравнению:

(ф.7.15 стр.313 [1])

Здесь ,

где r_э.с.≈855∙10³ (Дж/кг) и r_в≈2322∙10³ (Дж/кг) – удельные теплоты конденсации этилового спирта и воды при =84,8°C (табл. XLV стр.525[1]).

Расход теплоты, получаемой в кубе-испарителе от греющего пара, находим по уравнению:

Здесь тепловые потери Q_потприняли в размере 3% от полезно затрачиваемой теплоты, удельные теплоемкости взяты соответственно

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

при t_D=79°C, t_W=96°С и t_F=86,4°С (t_F=86,4°С – температура кипения исходной смеси определена по графику рис. 3.1при

При t_D=79°С - c_D= 3399Дж/(кг∙К)

При t_W=96°С - c_W= Дж/(кг∙К)

При t_F=86,4°С - c_F= 3997 Дж/(кг∙К)

Расход теплоты в паровом подогревателе исходной смеси:

Здесь тепловые потери приняты 5%, удельная теплоемкость исходной смеси c_F= 3913,5 Дж/(кг∙К) взята при средней температуре (86,4+18)/2=52,2°С.

Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в водяном холодильнике дистиллята:

где удельная теплоемкость дистиллята c_D= 3158 Дж/(кг∙К) взята при средней температуре (79+25)/2=52°С.

Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в водяном холодильнике кубового остатка:

где удельная теплоемкость кубового остатка c_W= Дж/(кг∙К)

взята при средней температуре (96+25)/2=60,5°С.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Расход греющего пара, имеющего давление P_абс=4 кгс/см² и влажность 5%:

а) в кубе-испарителе:

где r_гп=2141∙10³ Дж/кг – удельная теплота конденсации греющего пара.

б) в подогревателе исходной смеси:

Всего: 0,35+0,165=0,515 кг/с

Расход охлаждающей воды при нагреве ее на 25°С:

а) в дефлегматоре:

б) в водяном холодильнике дистиллята:

в) в водяном холодильнике кубового остатка:

Всего 0,01+0,00046+0,0026=0,01306 м³/с или 44,02 м³/ч.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Разраб.

Провер.

Реценз.

Н. Контр.

Утверд.

Механический расчет аппарата.

Лит.

Листов

КГМТУ ТФ кафедра ОПРП

4. Механический расчет аппарата.

Расчет толщины обечаек.

Главным составным элементом корпуса ректификационной колонны является обечайка. Цилиндрические обечайки из стали при избыточном давлении среды в аппарате до 10 МПа изготавливают вальцовкой листов с последующей сваркой стыков.

Так колонна работает по атмосферным давлением (101325 Па) то условно примем, что внутреннее давление в аппарате Р_ср=0,16 МПа, тогда толщину тонкостенной обечайки определим по формуле:

ф IV. 2 стр. 77 [4]

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Где D – внутренний диаметр обечайки, D=0,8 м;

=142 Н/м² при t=100℃ (рис. IV.1. стр.76 [4]) – допустимое напряжение на растяжение для материала обечайки – сталь Х18Н10Т.

Коэффициент φ учитывает ослабление обечайки из-за сварного шва и наличия отверстий φ= φ_ш·φ_о, причём для сварных обечаек принимаем , в зависимости от типа сварного шва. Принимаем φ_ш=0,95 – сварной шов стыковой двухсторонний. Отверстия в обечайке укреплены φ_о=1.