 |
Гидравлический расчет тарелок
|
|
|
|
Принимаем следующие размеры колпачковой тарелки: диаметр отверстий d0=4мм высота сливной перегородки hп=50мм. Свободное сечение тарелки11% от общей площади тарелки. Рассчитаем гидравлическое сопротивление тарелки в нижней и верхней части колонны по уравнению
где - сопротивление сухой тарелки,
- сопротивление, вызываемое силами поверхностного натяжения,
пж - сопротивление парожидкостного слоя на тарелке
верхняя часть колонны.
Гидравлическое сопротивление сухой тарелки
= 
где 
- скорость пара в прорезях колпачка (из расчета верха колонны);
- коэффициент сопротивления, равный для колпачковых тарелок …4,8 (см. [1] стр.28).
= 0,935 
- средняя плотность пара в верхней части колонны
Fc = 0,109
Гидравлическое сопротивление сухой тарелки равно
= 
= 4,8.0,69.0,935/ 2.0,1092 = 130,3 Па
Сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения
где s = 21,5×10-3 Н/м - поверхностное натяжение жидкости при 
(см. [1] стр.526)
= 4fпр. /П (где fпр. и П – площадь и периметр прорези).
fпр. = 3,14. dк. h = 2h (h – высота подъема колпачка) h = 0.01м(см. [7] стр.214)
=2.0,01 = 0,02 м.
Статическое сопротивление слоя жидкости на тарелке
(см. [1] стр.28)
где 
= 0,5 – относит. Плотность пены (см. [1] стр.28)
h = hж - hпер - высота уровня жидкости над сливным порогом
hпер = 0,06м - высота сливной перегородки (см. [7] стр.214)
hж = hw + how - высота слоя жидкости на тарелке.
Примем hw = 0,06 м, h0w = 0,029 
Wв – плотность орошения через сливную планку. Wв = Wч/В
Часовой расход в верхней части колонны
Wч = ПR/ 
.3600 =(0,5.3,75/ 752).3600 = 9,0 м3/ч
В = 1,238 м – периметр слива (см. [7] стр.214)
Wв = 9,0/1,238 = 7,27 м3/ч
h0w = 0,029. 
= 0,011м h =0,011м
1,3.0,5.752(0,02 + 0,015 +0,011) 9,81 = 220,6Па
130,3 +4,3 +220,6 = 355,2Па
нижняя часть колонны.
Гидравлическое сопротивление сухой тарелки
|
|
|
= 
.
Сопротивление, вызываемое силами поверхностного натяжения
где s = 24,9×10-3 Н/м (см. [1] стр.526) - поверхностное натяжение жидкости при 
=5Па
Статическое сопротивление слоя жидкости на тарелке
где
Wв = Wч/В
Wч = W0R/ .3600 =(1,58.3,75/ 769).3600 = 27,74 м3/ч
В = 1,238 м
Wв = 27,74/1,238 = 22,41 м3/ч
h = h0w = 0,029 
Тогда
Общее гидравлическое сопротивление тарелки в нижней части колонны
143,5+5+284,4=432,9Па
Тепловой расчет ректификационной колонны.
Конденсатор-дефлегматор
Расход тепла, отдаваемого охлаждающей воде в конденсаторе-дефлегматоре находим по уравнению
где 
- удельная теплота конденсации паров в дефлегматоре.
Удельные теплоты конденсации ацетона и воды при 
(см. [1], стр.541, табл. XLV).
Тогда
Куб-испаритель
Расход тепла, получаемого в кубе-испарителе от греющего пара равен
Находим теплоемкости ацетона, изопропил. спирта и воды (см. [1], стр.537, 562).
; 
; 
; 
Тогда
Паровой подогреватель смеси
Расход тепла в паровом подогревателе смеси
(t1 - tнач)
где tнач = 200C
удельная теплоемкость исходной смеси при средней температуре tср = (t1 + tнач) /2 = 
(см. [1] стр.537, стр.562)
Тогда
(t1 - tнач) = 2,08×2,85.43 = 254,9 кДж /c
Водяной холодильник дистиллята.
Расход тепла, отдаваемого охлаждающей воде в водяном холодильнике дистиллята.
(t2 - tкон)
где tкон = 250С
удельная теплоемкость дистиллята при средней температуре tср = 
(см. [1] стр.562)
Тогда
(t2-tнач) = 0,5×2,28(56 - 30) = 29,64
Находим расход охлаждающей воды
где tк = 400С
tн = 200С
где 
= 1000 
(см. [1], стр.172, табл.4-6).
По данным [4] стр.413, принимаем одноходовый теплообменник ТН со следующи
ми характеристиками: d nтр =25*2мм, l nтр =2,5м, F=2,5м2 n = 61
Водяной холодильник кубового остатка.
Расход тепла, отдаваемого охлаждающей воде в водяном холодильнике кубового остатка.
(t0 - tкон)
где tкон = 300С
удельная теплоемкость кубового остатка при средней температуре tср = 
|
|
|
Тогда
(t0 - tнач) = 1,58×3,27.53 = 273,83
Находим расход охлаждающей воды
где tк = 600С
tн = 200С
где = 1000 
(см. [1], стр.172, табл.4-6).
По данным [4] стр.413, принимаем одноходовый теплообменник ТН со следующи
ми характеристиками: d nтр =25*2мм, l nтр =4м, F=20м2 n = 61
Расход греющего пара.
в кубе - испарителе
где - удельная теплота конденсации греющего пара.
Давление греющего пара 
тогда 
и 
(см. [1], стр.550, табл. LVII).
Тогда
в подогревателе исходной смеси
Всего: 0,74 + 0,35 = 1,09 
Расчет и подбор теплообменной аппаратуры
|
|
|
