125458 (690553), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

(25)

где U - плотность орошения, ; a - удельная поверхность насадки, м²/м³; p и q - постоянные, зависящие от типа и размера насадки. Далее индекс в - верхняя часть колонны, индекс н - нижняя.

В виду отсутствия данных по величине _а для седел, формула (25) применима только для колец Рашига.

Получим:

Стальные кольца Рашига

50*50*1: (p = ; q = 0.012; a =110 м²/м³)

.

Для седел Берля воспользуемся другим методом вычисления, предварительно вычислив долю смоченной поверхности насадки по формуле:

(26),

где , - критерий Рейнольдса для жидкости; A, b, p - константы; _x и _x - плотность и вязкость жидкости.

Тогда получим:

Седла Берля 25 мм: (A = 1; b = 0.089; p = 0.7; a = 260 м²/м³)

.

Седла Берля 38 мм:

(A = 1; b = 0.089; p = 0.7; a = 165 м²/м³)

.

Теперь найдем коэффициент , определяемый по графику зависимости k^’ от плотности орошения U:

Седла Берля 25 мм: .

Седла Берля 38 мм: .

В итоге найдем долю активной поверхности насадки _а:

Седла Берля 25 мм:

.

Седла Берля 38 мм:

.

При дальнейшем сравнении _а с минимально допустимыми значениями выяснилось, что все типы насадок удовлетворяют этому требованию.

Активная поверхность насадки находится как:

(27)

Стальные кольца Рашига 50*50*1:

.

Седла Берля 25 мм:

.

Седла Берля 38 мм:

.

Окончательно выбираем насадку седла Берля 38мм, так как они удовлетворяют всем требованиям, работают в зоне подвисания, имеют меньшее гидравлическое сопротивление, обладают большей активной поверхностью.

1.1.4 Расчет высоты колонны

Расчет включает в себя:

расчет кинетических параметров: коэффициентов массоотдачи, высот единицы переноса;

определение высоты колонны;

расчет гидравлического сопротивления колонны.

Величину насадки Н определим через общее число единиц переноса n_oy и общую высоту единицы переноса по паровой фазе h_oy.

(28)

Число единиц переноса:

Для нахождения числа единиц переноса необходимо вычислить интеграл:

(29)

Величину интеграла определим численным методом, то есть разобьем равновесную кривую на отрезки, построим график зависимости от y (x) (приложение 3), тогда значением интеграла будет площадь под этой кривой.

Составим таблицу:

Нижняя часть (7а):

x	y (x)	y*	y*-y (x)
0.011 0.05 0.1 0.15 0.191	0.011 0.07 0.146 0.221 0.284	0.02481 0.102 0.186 0.25839 0.31142	0.01381 0.032 0.04 0.03739 0.02742	72.41 31.25 25 26.745 36.47

Верхняя часть (6а):

x	y	y*	y*-y
0.191 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.688	0.284 0.291 0.332 0.372 0.413 0.454 0.494 0.535 0.576 0.616 0.657 0.688	0.31142 0.322 0.37819 0.428 0.47253 0.513 0.55051 0.586 0.62049 0.656 0.69728 0.73882	0.02742 0.031 0.04619 0.056 0.05953 0.059 0.05651 0.051 0.04449 0.04 0.04028 0.05082	36.47 32.258 21.65 17.857 16.8 16.95 17.7 19.608 22.477 25 24.526 19.677

Теперь находим общее число единиц переноса в верхней и нижней частях колонны:

Высоты единиц переноса:

(Далее для верхней части колонны - индекс в, для нижней - индекс н).

Для расчета высот единиц переноса применяют формулы:

Для пара:

(30)

где h_y - высота единицы переноса по паровой фазе, м; - диффузионный критерий Прандтля для газа; - массовая плотность орошения, кг/ (м²с); z - высота насадки одной секции (не должна превышать 3 м), м; , - динамический коэффициент вязкости жидкости, мПас; ; , - поверхностное натяжение воды при 20 ⁰С ( ) и жидкости при средней температуре в колонне, Н/м; D - диаметр колонны, м; - коэффициент, определяемый по экспериментальным данным; D_y - коэффициент диффузии для пара, который рассчитывается по формуле:

(31)

где T - средняя температура пара, К; P - среднее давление в колонне, атм; - мольные массы легколетучего компонента и инертной фазы, кг/кмоль; - мольные объемы растворенного вещества и растворителя, см³/моль. Они находятся по соответствующим таблицам.

ацетон:

метанол: .

Тогда получим:

.

Определим динамические коэффициенты вязкости паров по формулам:

(32а)

(32б)

где - мольные массы: смеси паров (12а, б), ацетона и метанола соответственно, кг/кмоль; ₁, ₂ - вязкости паров чистых компонентов, . Их можно рассчитать по соответствующим зависимостям от температуры:

(33а)

. (33б)

Тогда получим:

.

По формулам (32а, б):

.

Далее находим критерий Прандтля:

.

Определим по аддитивной формуле поверхностные натяжения жидкостей в верхней и нижней частях колонны:

(34а)

(34б)

где - поверхностные натяжения ацетона и метанола, Н/м. Они зависят от температуры и подчиняются зависимостям:

(35а)

(35б)

Тогда:

.

По формулам (34а, б) находим:

.

Находим оставшиеся необходимые величины к формуле (30):

.

Тогда высота единиц переноса по паровой фазе равна: ( )

.

Для жидкости:

(36)

где h_x - высота единицы переноса по жидкой фазе, м; - коэффициенты, определяемые графически по экспериментальным данным; - диффузионный критерий Прандтля для жидкости. Коэффициент диффузии D_x для жидкости определяется по приближенной формуле:

(37)

где D₂₀ - коэффициент диффузии бинарной смеси при t = 20⁰C, м²/с; t -температура смеси,⁰С;

b - температурный коэффициент, вычисляемый по формуле:

(38)

где - динамический коэффициент вязкости, , и плотность смеси, , при температуре 20⁰С. Их можно найти используя формулы (20а, б) и (13а, б), а также зависимости от температуры (21а, б) и (14а, б):

кг/м³.

кг/м³.

кг/м³ кг/м³.

Тогда по формуле (38):

.

Определим по формуле:

(39)

где А и В - коэффициенты, зависящие от свойств растворенного вещества и растворителя (A = 1, B = 2). Остальные обозначения находятся в формуле (31).

Тогда получим:

.

Возвращаемся к формуле (37):

Тогда:

Высота единиц переноса для жидкой фазе: (Ф_в =0.037, Ф_н = 0.043, с = 0.67)

.

Далее определим общую высоту единицы переноса по формуле:

(40)

где - удельный расход жидкой фазы, кмоль/кмоль; m - тангенс угла наклона касательной к равновесной линии: - в точке, соответствующей средним концентрациям для верхней и нижней частей колонны.

Получим:

.

.

Тогда высота насадки по формуле (29):

, .

Общая высота насадки колонны:

,

Наконец общую высоту колонны найдем по формуле:

(41)

где - высота насадки одной секции, равна 3м; - число секций ( ); - высота промежутков между секциями, м; и - высота сепарационного пространства над насадкой и расстояние между днищем колонны и насадкой, соответственно, м.

В соответствии с рекомендациями [3]:

Величина зависит от размеров распределительных тарелок (ТСН-3) и при проектировании принимают м. Примем h_р = 0.6 м.

Тогда общая высота колонны будет:

Расчет гидравлического сопротивления колонны:

Характеристики

Список файлов курсовой работы