Рудов Г.Я., Баранов Д.А. - Расчет тарельчатой ректификационной колонны (1093597), страница 5
Текст из файла (страница 5)
38
Рис.15. К определению оптимального флегмового числа
По величине этого отрезка находим минимальное флегмовое число [разд. 4, уравнение (19)].
0,973-0,515 0,515
x? - Anax
= 0,89.
5. Определение оптимального флегмового числа
Для ряда значений флегмового числа, больших 0,89,
находим значения отрезков В (разд. 4). х.
39
0.2 OA Q6 0.& f.O
/,^/^?. 5.
Рис.14, Изобара температур кипения и конденсации смеси метанол-вода: 1 - пар; 2 - жидкость
Таблица 3
| х,мол % | 0 | 5 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 |
| у,мол % | 0,0 | 26,9 | 42,2 | 58,1 | 66,2 | 73,3 | 78,7 |
| t,°C | 100,0 | 92,84 | 88,10 | 82,12 | 78,28 | 75,57 | 73,45 |
| х,мол % | 60 | 70 | 80 | 90 | 95 | 100 | |
| у,мол % | 83,1 | 87,6 | 92,0 | 96,2 | 98,2 | 100 | |
| t,°C | 71,52 | 69,70 | 67,97 | 66,27 | 65,40 | 64,53 | |
4. Определение минимального флегмового числа
На диаграмме х-у (рис. 15) наносим точку 1 с координатами Xw^w^O^PS и на кривой равновесия точку 3 с абсциссой хг=0,273.
Из точки 2 (пересечение диагонали квадрата у-х с абсциссой Хр=0,973) проводим через точку 3 прямую до пересечения с ординатой диаграммы. На оси ординат получаем отрезок равный В^х-0,515.
38
Рис.15. К определению оптимального флегмового числа
По величине этого отрезка находим минимальное флегмовое число [разд. 4, уравнение (19)].
^-^max ^0,973-0,515 5,. 0,515
= 0,89.
5. Определение оптимального флегмового числа
Для ряда значений флегмового числа, больших 0,89, находим значения отрезков В (разд. 4).
в=^-
R+1
39
Таблица 4
| R | 0,95 | 1,0 | 1,2 | 1,5 | 3,0 |
| В | 0.498 | 0,487 | 0,444 | 0,390 | 0,243 |
Отрезки В откладываем на диаграмме у-х (рис. 15). Соединяя верхние точки отрезков В на диаграмме с точкой 2, получаем ряд рабочих линий верхней части колонны (например, дляК==1,5 линия 2-3').
Соединяя точки 3 пересечения рабочих линий верхней части колонны с линией Xf с точкой 1 получаем ряд рабочих линий нижней части колонны (для R=l,5 линия 1-3').
Для каждого выбранного флегмового числа и значений х в пределах заданных концентраций жидкости от х^=0,009 до Хр=0,973 по диаграмме находим движущие силы процесса х - х*, как величины отрезков по горизонтали между кривой равновесия и соответствующими линиями рабочих концентраций, и вычисляем величины 1/(х-х*). Полученные результаты записываем в табл. 5.
Таблица 5
| R | 0,95 | 1,0 | 1,2 | 1.5 | 3,0 |
| х | 1/(х-х*) | 1/(х-х*) | 1/(х-х*) | 1/(х-х") | 1/(х-х*) |
| 0,009 | 167 | 167 | 167 | 167 | 167 |
| 0,1 | 16,7 | 15,9 | 15,4 | 15,4 | 13,3 |
| 0,2 | 12,1 | 10,9 | 10,5 | 9,5 | 7,4 •' |
| 0,273 | 50,0 | 33,0 | 18,2 | 10,5 | 6,7 |
| 0,3 | 35,6 | 25,0 | 14,3 | 9,5 | 5,7 |
| 0,4 | 19,6 | 14,3 | 9,5 | 6,9 | 4,4 |
| 0,5 | 14,3 | 11,8 | 8,7 | 6,2 | 3,9 |
| 0,6 | 13,1 | 11,1 | 8,3 | 6,2 | 3,9 |
| 0,7 | 13,1 | 12,4 | 10,0 | 7,4 | 4.7 |
| 0,8 | 15,4 | 15,4 | 12,5 | 10,0 | 6,9 |
| 0,973 | 33.0 | 33,0 | 33,0 | 33,0 | 33,0 |
40
По величинам в таблице для каждого значения R методом графического интегрирования находим число единиц переноса
рр dx
тх= I ———-'•
•^^ V — V
Х -X
Пример графического интегрирования для R=l,5 показан на рис. 16.
Результаты интегрирования сводим в табл. 6.
Таблица 6
| R | R+1 | Hlv | m,(R+l) |
| 0,95 | 1,95 | 26,1 | 50.9 |
| 1,0 | 2,0 | 23,2 | 46,4 |
| 1,2 | 2,2 | 20,2 | 44,4 |
| 1,5 | 2,5 | 18,4 | 46,0 |
| 3,0 | 4,0 | 16,5 | 66,0 |
Наносим на диаграмму nix(R+l)-R (рис. 17) полученные
| yTi^W M | ||
| W | ||
| 50 W | m^/SA | |
| M W /О | ^hlYnm^^-^-rrrrflf | / ^ 1 { |
| III i ТПитггттПТПИИ | ||
0 X^ Q2.Xf ОМ Q.6 0.8 ^
X
41
Рис.16. Графическое интегрирование для флегмового числа R=l,5
Рис.17. Определение оптимального флегмового числа
данные из табл. 6. Находим минимум М, которому соответствует оптимальное рабочее флегмовое число Ro^l^. 6. Определение потоков пара и жидкости по колонне Объемный поток пара по колонне
Gp(RpnT+1)22,4(273 4-t). 98100
vn- 3600-293-P
где Gp= 1985/31^7 - молярный расход дистиллята,(кг-моль)/ч (31,7 -средняя молекулярная масса дистиллята);
Копт - оптимальное флегмовое число;
t - средняя температура пара в колонне, равная 85 °С;
Р - давление в колонне^Па. Молярный расход жидкости в верхней части колонны
L^GpRoirr* Молярный расход жидкости в нижней части колонны
L+Gf. По данным уравнениям получены значения
Р^<. -^Ц П ^ •Т ;'
42
7 Г п^
Gp=62,7 (кг-мольУч, Vn=l,15 м^с, L=78,5 (кг-моль)/ч и L+Gf=307,8 (кг-мольУч (при средней молекулярной массе питания 21,8).
7.8. Определение ориентировочного диаметра колонны и основных конструктивных характеристик контактного устройства
Поскольку в дальнейшем расчете предельной скорости пара в колонне используется формула (40), в которую не входят конструктивные характеристики контактного устройства, то ориентировочный диаметр колонны и основные конструктивные размеры не определяют.
9. Расчет рабочей скорости пара
По уравнению (40) для средней плотности жидкости в колонне рх=859 кг/м3 и средней плотности паровой фазы в колонне, рассчитанной как
М,р 293Р
ру ^ 22,4 (273 +t)981005 где Мер - средняя молекулярная масса в колонне, равная 24,8;
t=85 °C - средняя температура пара в колонне, получены значения ру=0,906 кг/м3 и Wnp=l,54 м/с. Рабочую скорость пара в свободном сечении колонны принимаем на 15 % ниже предельной
w=0,85wnp=l ,31 м/с.
10. Определение диаметра колонны
4.Ц5 \ 3,14 •1,31
А == 1,05м (принимаем dk==i,o м)
11. Выбор решетки
Контактное устройство - ситчатая тарелка (по заданию). Согласно рекомендациям (разд. 8) выбираем диаметр отверстий do'^2 мм. Отверстия будем располагать по вершинам равностороннего треугольника с шагом 3,5do=3,5-2=7 мм.
Свободное сечение отверстий ситчатой тарелки принимаем равным 10 % от свободного сечения аппарата.
12. Гидравлический расчет контактного устройства
Общее гидравлическое сопротивление тарелки определяем по уравнению (41).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
