Ректификационная установка непрерывного действия для разделения бинарной смеси, страница 2

3.1 Определение числа тарелок. По диаграмме х-у; «,'<' = 2; и,'„, ' = 3. Число теоретических тарелок: и,„= и;,',"" + а,",, '' = 2+ 3 = 5(«<л»). Для определения среднего КПД тарелки необходимо определить коэффиииент отпо<лпелыюй летучести компонентов смеси, равный отношению давлений их 1Ю насышснных паров<<: с< = — -"-"- и динамический коаффипиент вяакосги 7< исходной Р.~~ смеси при средней температуре г,, Для последующего расчета также необходимо определить среднее значение температуры 7,.„. Зпаче»<ия температуры -в укрепляющей части колонны: 7, = 78,5" С -в от<'онной части колонны: <я = 96,8'С При данной температуре р,.„; =-359~10" Паас р „.„о=284а10 Па"с Необходимо определить коэффипиент относительной летучести компонентов смеси, равный отношению давлений их насьпценных паров а: Р„, 7) 1' „-- 650 мм рт ст =0,8844 ат Р.„' = 1460 мм рт ст =1,9864 аг Р<,<„,' — 0,45 ат Ря<м =0,92 ас 1,9864 <т * = = = 2 1 5<» Ож 0,8844 0,45 «„.г' 1<,,о=1,965'0.359сП=0*705 ~,„*р„,0=2,159*0,284сП=О,613 11„.„---0.

52 »!оп=0,54 и,,'," 2 и „, =- — '-'* — =- — =.3.,85 = 4 '7,;;. — =56=6 »7„„„0,54 Число реальных яарелок:а = ач ьп,'„"*' = 6+4=10(ш<п). 3.2 Вь<сота га!»ельчатой части. Б„, =(и — !)7< = (1Π— 1) 0,3 = 2,7(.«). 11 Для нахождения ц по графику (11 рис 7-4 стр 302, необходиью найти произведение 4. Гидравлический расчет тарелок. рассчитаем общее гнд)тавлическое сопротивление та1телки в нижн!.й и верхней частях колонны но уравненгпо: Лр = Лр.... + Лр + Лр„,где Лр,, - логе)эя ига!ори па)!олой фазы иа п)теодоление местных соттротнвлений на сухой гарелкс ! сопротивление сухой тарелки); Лр„- сопротивление, вызываемое снламн поверхностного натяжения; Лр,, - сгатическое сопротивление слоя жидкости на тарелке .

я 4.1 Гидравлическое сопротивление верхней частп колонны. а) Гидравлическое сопротивление сухой тарелки. Средняя итготность паровой фазы в верхней части колонны: р" .— -1246 кг7ят~ Скоросп, движения паровой фазы в прорезях колпачкатлс: 4В 4 1.731 гс,, =- - --; — -- — — -- — —, — 0,903(.тт/с). !т, тт),, 1.246.3,!4 1,4 ссс =- ---:- = --- — — =- 8,61 ттт!с) та., 0.903 тт О 105 .Я гле 7ч тггпоситсльная площадь для прохода паров У",.=! 0.5'.4 .

Гидравлическое сопротивление сухой тарелки равное , ттт.. .ст, 8,6 ' .1,246 Лр, = ' — —" — -- = 4.5 — ' — ' — = 207,35(Па), ! де коэффициент сопротивления для колпачковых тарелок с = 4,5+ 5,0 ' .Принимаем ;;=4,5, 6) С'опротивление. обусловленное силамн поверхностного натяжения. 4о Лр„= —, где ту, тт = 16.9.10 ' Б/.тт-ттоверхностное натяжение смеси при температуре ь=78„5'С т7 = — '-- = 0.006.тт — эквивалентный диаметр 47' ..., ... и П ' 151, стрд5.

"1'1. стра!4. "1! 1. стр.2а ' 111. с тр.5тГт. ттятя.ХХ!5т, 18 1, ст р. ! о ! . ! 04. Лр. =- -'- = ' — — = «,27)Па). 4гг 4 16,9.10 " а' 0,006 в) Статическое сопротивление слоя жидкости на тарелке. Лр„= 1, 6„, р„, д. где 1,=-0,5-коэффициент аэрации жидкости"; л, = л,. + !т„,.-высота слоя жидкости на тарелке; 6„. = 0,051.и) -высота сливной перегородки'; 11„„. = 0.02911:;,'-велич1пш подпора жидкости над сливной перегородкой; И', 1К .= -.-". -плотность орошения через спивную перегородку 1м,'и час) %„==70-80(м')и В час) ' 1)рииимае»ги %„=-801м',~м час) /1„,, = 1).029'803 = 0,0538.И Ь, — - л„+ 6иг =0.05+0,029И~,,-' = 0,05+0,0538 =0„104,и И: Лр = )., Ь„р „- д = 0,5. 0,1 04 ~ 847 ~981 = 432071Па).

06шсс гидравлическое сопротивление тарелки в верхней части колонны: Лр = Лр „е Лр + Лр, = 207,35 +! 1,27 + 432,07 = 650,69(Па). Обшсе гидравлическое сопротивление верхней части колонны: Лр,'",,,' = л"" Лр = 4" 650.69 = 2602.76(Па). 4.2 Гидравлическое сопротивление отгонной части колонны. а) 1 идравлическое сопротивление сухой тарелки.

Средняя плотность паровой фазы в нижней части колонны: р„" = 0.74к, /ьи'. где Скорогл ь движения паровой фазы в прорезях колпачка го„: 4П„4 0,882 р,",т7,' 0.74 3,14 1.4 аз,, 0.775 га,, =- - -' = -- — — = 7„381м/г). Р 010» Гидравлическое сопротивление сухой тарелки равно: 151. с1р.зь. " Гаи гее. . ггг,,',гэ,", 7„38' 0,74 Лр = — '-'--"- = 4,5 б — "-- — — ' = 90,68(Па), г б) Сопрггтивленне.

ооусловленное силами попе!гкностного натяжения. 4бг Лр, =- —. где с1 а = 15.1 9 *10 ' О,гзг -поверхностное натяжение смеси при температуре !б---96,8'С'; г1, = — — ' =- 0.006 си —.эквивалентный диаметр 4 г' гб П 4бт 4 !539 10 ' Лр„= --. =- -- — --'-' — — = 10,13(Па) г7 0,006 в) Стагическое сопротивление слоя жидкости на тарелке. 1г. Лр,, = )б, А П, ° . где г),=0.5-коэффициент аэрации жидкости /г„, = )гб + Ьбб -высота слоя жидкости на тарелке„ !гб = 0.05(зг)-высота сливной перегородки !); 3 3 )1:, = — "-гпгогтность орошения через сливнукг перегородку (и /и час) 9!г, =70-80!и гм д час) " Иринимасм %„=-80(м !и час) Ь„б = 0.029б80г =0,0538лг !г„=- )гб + А„,, = 0.05+ 0.029)1',,г = 0,05 + 0,0538 = О,! 04гн И: Лр, =я .!г„.р .б.,д =0,5*0„104*951б9„81=485,12)Па). Общее гидравлическое сопротивление тарелки в нижней части колонны: Лр = Лр „-б Лр + Лр „= 90,68+10,13+ 485,1 2 = 585,93(Па).

Общее гидравлическое сопротивление нижней части колонны: Лгг,",,'.,",;, = гг*""' -Лр = бб 585.93 = 3515,58!Па). 4З Общее гидравлическое сопротивление колонны. Л)г„„„, = Лр,'„".,,",, ~- Лр,',".,",,',' = 2602„76+ 3515,58 = 6118,34(Па) Рассчитаем общее сопротивление внизу колонны и температуру: ' ! ! 1, с г р326, таол.ХХ%, '"' !а!. стр.!О!.!04. ' !5!. спг.'6, а ° ° ' Гбч гве. р'=-100000-"6118.34=106118,34 Па=!,078 ат Следовазельио температура внизу колонны будет равна !6=101,09 С>!»,'„;,,:,=76,8 С а, р 5. Тепловой расчет ректификинионной колонны. 5.1 Расход тепла в конденсаторе-дефлег маторе.

Теи«н»во»З ба«»анс ректификационной колонны: О,. — Д, — 77С««, — !!'„Ся«я + Й;С,«, = О. . !ч, 3»!»»чеиия гсилоемкостей этаноча и воды прн «, — --78,5'С: (' = 3„23(»Дж~кг град) С,„, = 4,14кДж~кг. град) С, = зМЗ(кЛ»«««кг. гра«!) Значения удельных теплот парообразования/конденсации этанола и воды при «, =78.5'С расход тепла:(«, = В(««« — Г,«.)= В«З = П(«1+1)г, = 0856*(1,022+1)*751,2 =130020(кв«н).

б! !всход тепла:(«, =(«,, + 11('««, + рр;Ся«»! — »!!С!«! =130020+0856'3403 "785+ +0 7»»»41(!1»!О! 09 — 1611ЯЗ 785*82 3 =133373(««В»и) 5.2 Расход.тепла в подогревателе исходной смесп. (.«„= И'!('!(«, — «,„„,), !.де «„„, =19,4'С Нач«иииу»о температуру исходной смеси принимаем равной средней температуре 2! воздуха в летнее время в месте строительства установки «, + «„„„82,3-»19,4 11ри «,, = — '--"-""- = —: — '- — — — ' — = 50.85 ('С): 2 ('„,, — ~,93(краж« «т град) С, „= 4 1 8(к«тж«кг' град) С, = а (.' „, +(1 — а, )(*,,„, = 0 45*2 93+(1-О 45)*418 = 362(кДж««кг.

град) И:(7 = !Р!('!(«, -«,,„)=1,611я362(823 — 194)=36682(к«З««!). 5З Расход тепла в водяном холодильнике днстпллита. (« = «7('»(«» — «„, „). где «„,„=42'С принимаем равной ниже температуры при которой начииагот образовываться и выпадать соль жесткости. " ! ! 1.

с ! р 562, рис Х!. "1! 1, сгр,558„табл.Х!.. ' 15 !. с ! р. ! 6, С „, = 3.!13т(кД»»г/кт гра»!),г'„,„= 4.18(кДж/кг град) С„=»»!»',, +(1 — а,)с'..,. = 082а3 03+(1-082)*418 =324(ладж/кг град) И: 0 = И '! (» ! — «„,„,, ) = 0,856 ЗД4 . (78,5 — 42) =! 01,23(кВт). 5А Расход тепла в водяном холодильнике кубового остатка. »7 = !1;,Са(»а — »„„,,). где»„„=42'С »„+»„„101,09+ 42 При» л =- -" — ""' = — — ' — = 71.5 ('С): 2 2 » ',, = 3.12(к,:Т!»г/»сг - град), С, „= 4,! 9(КДл»г/кг .

град) ».', = алг'„„+(1 — ал)С,.„= О 03*312+(1 — О 03) 419 = 416(~Щж/»гг град) И:»7 =- »!'лг'л(»„— »,,„,)=- О 755 416 (10109 — 42)=185,6(кВ»»!). 55 Расход гре»о»пего пара. а»В куос — испарн Гол!.*: Д„. 1333.73 6,„„== -=-"-'- = — — — — = 0,615(к /с), 2168 где р, „= 0.3 М1»а -+ 3,058ат — +»,„„= 133,2 'С и гт„, = 2168 краж/и 6! в подогревателе исходной смеси: 0„366.82 »7 „„„= -=" =-:--'-: = О.! 69(ктг/с) г„„ 2!68 Всего ~ » ' „, = 0,169+ 0.615 = 0.784(к /с) = 2,822(т/ч).

5,6 Расчет тепловой изоляции кубового испарителя. 1ол!Инна с:ю5! Тспловой изоляции рассчитываетсЯ по у!эавненикк ',„!»„„, -»„„.) 0.076 (133,2 — МО) !!» — — '-' — ~ — "'----"-'"-'т — ' ' —. — — 0,04О(»и) = 40(!ст!) а, !»,.„, -», ! 10.46 (ЯО+12.2) »де,ь = 0.076 В»»»/ !» К "!изоляционный материал — шлаковая вата); » „, =- зО С вЂ” допускаемая температура изоляционного слоя со стороны окружа»ошей сред»э!,' » „=- », „, = ! 33.2 'С -- телшература изоляционного слоя со стороны аппарата: !! !. с3!аббес ' ! ! 1, с! р 549.

табл.! ЧП. ~„= -12.2 '1.' — средняя температура воздуха в Горьком в январе": а =93+0058.у =93+0058 Ы=10А61вщ/. К). '" 111, стр.б29, табл.ХХНИ. '11 1. стр.ба 8. табл.Х1,. 6. Аппаратурное оформление ректифнканнонной установки. 6.1 !'асчет и подбор теплообменной аппаратуры. 6.1,1 Расчет подогреватели исходной смеси. 1!ачальнуго температуру исходной смеси принимаем равной средней температуре воздуха в летнее время в месте строительства установки: г„,„, =! 9,4'С*.. и 4Н:; гт йе„„.с!.,и, гаер,тдппамичсский коэффициент вязкости при среднем значении температуры Г, +7,„„, 82.3+!9,4 — — = 50.9 !'С): и„„='.0,70сП„и„„, = 0.55сП '.

и, =,и",„. а";"' = 070"" 055овхмч =058(сП)=058 10 '(Па с). а 4й', 4. 1,611 '1 огда; ,— — —., =15,97 ъ16. л Кегс с! р, 3,14.15000 21.10 '.0,58.10 ' Определяем ориентировочное значение площади поверхности теплообмена: К„л - Л7гл где К . = 230~Ьт/я . атрид.)-ориентировочный коэффициент теплопередачи и, 366,82 107 20 М:) К„, Л(, 230 78.7 1!риннмасм двухходовой теплообменник с числом труб в одном ходе90!'2 =45, с! =- 25 х ' мм. ):=3 м, ! '=24,0 и-'..0=400 мм, 81х„„,=1.7а10сз ! !роволпм уточненный расчет значения площади поверхности тсплопсрсдачи. "!21, с1р,б7. !! 1, сер.556, рвсХ.

" (! !. стр. 172. гобл.4.8, 12!. с1р.5 П табл.2.3. Л7а -Лг„ Средняя разность температур: Л! гя а Лг„ глс; Л! „= ~ „„— ! „„„=-! 33.2 — 19.4 =-113,8 ('С); Л! „=- (,„, — !, =- 133.2 — 82.3 = 50.9 ('С). 11риппмая йс„,, — -15000. находим требуемое приходящееся на один ход, по уравненинх 1! 3,,8 — 50,9 113,8 )п- --' 50.9 ')хМ )т 1- число труб диаметром 25 х 2 мм, ох,гххр 0,412 21.10-' 819,4 хсритерин Рейиольдса: Ке — ' — ' , ' — 12!3! их 0,58-10 ' Зиачехпхе туроулептпый режим, где р = — — — — — -- — — 819,4)к улч ! при („и = 50,9'С. к — 1) 0,45 1 — 0,45) гт „,,гт„„, 678 983 11ри ) „= 50.') 'С"! )х „„= 678 кг/л!', р„„, = 988 кг)'ма " 11; ! 6!1 го, =- ----'-- =- — — — — ', — = 0,412(б! /с) К, ') 1.7*10 а *347 Ка, 6тз О Кооффхпхисн ! тсплопсредачи: К =, -+ — '"' +— ет, ,, )А')т'гн „Г0,685'.924 .2142 10' 9,81 Г'--'0 94', ', =-0685 Внх/х!.