14. Расчет диаметров штуцеров

14.1 Расчет диаметра штуцера для ввода жидкостного орошения

Парциальный конденсатор принимают эквивалентным одной теоретической тарелке. Для определения объемного расхода орошения необходимо рассчитать плотность и поток флегмы стекающий с первой тарелки:

g_ор = g_1.

Теперь рассчитаем удельный расход жидкости по следующим формулам:

V_gn = g_n /ρ ^t_g (45)

где ρ ^t_g - плотность жидкости при температуре t_n, которая представляет собой:

ρ ^t_g = (ρ²⁰_{4 g} – α · (t_n – 20) ) · 1000 (46)

где α - средняя температурная поправка, α = 0,001828-0,00132 · ρ²⁰_{4 g};

ρ²⁰_{4 g} - относительная плотность жидкости при 20 °С.

ρ²⁰_{4 g} = 1 / ( x_n / ρ²⁰_{4 Б} + (1 – x_n) / ρ²⁰_{4 Т}), (47)

где ρ²⁰_{4 Б} и ρ²⁰_{4 Т} - относительные плотности соответственно бензола и толуола при 20 °С; x_n - массовая доля бензола в жидкости, стекающей с n – ной тарелки.

x_n = M_Б / M_gn · x'_n, (48)

Произведем расчет объемного расхода жидкости V_g для 1 тарелки по вышеперечисленным формулам:

x₁ = 78/ 79, 19 · 0,915= 0,901;

ρ²⁰_{4 g} = 1 / ( 0,901/ 0,8790 + (1 - 0,901) / 0,8669) = 0,878;

α = 0,001828 - 0.00132 · 0,878=0,000669;

ρ ^t_g = (0,878- 0,000669· (97.6 - 20) ) · 1000 = 825,65 кг/м³;

V_g =26002,04/ 825,65 = 31,493м³/ч.

Диаметр штуцеров рассчитывается по формуле, аналогично расчету диаметра аппарата :

d = (V_g/ (0,785 · w_доп. · 3600))^1/2

где w_доп. - допускаемая скорость жидкости, из опыта эксплуатации w_доп.⁼l-3 м/с .

d = (31,493/(0,785·3·3600^))1/2= 0,0609м=60мм

В соответствии со стандартом примем диаметр штуцера 60мм.

14.2 Расчет диаметра штуцера вывода паров из колонны

d = ( V_G2/ (0,785 · w_доп. · 3600))^1/2

где V_G2- объемный расход паров, поднимающихся со второй тарелки:

V_G2 = 35563,563/3,413 = 9369.62 м³/ч.

w_доп.- допускаемая скорость пара, из опыта эксплуатации w_доп.⁼20-25 м/с

d = (9369,62 /(0,785·25·3600))^1/2=360мм

В соответствии со стандартом примем диаметр штуцера 400 мм .

14.3 Расчет диаметра штуцера ввода паров из рибойлера

d = (V/ (0,785 · w_доп. · 3600))^1/2

где V- объемный расход паров, поднимающихся с 15-ой тарелки:

V=G₁₅/ ρ_G15

ρ_G15- плотность пара, уходящего с 15-ой тарелки.

ρ_Gn = M_Gn / 22,4 · Т₀ / (Т₀ + t_n) · Р / Р₀, (49)

где Т₀ и Р₀ - температура и давление при н.у. Т₀ = 273 К, Р₀ = 760 мм рт. ст.; Р - давление в середине колонны, мм рт. ст.

ρ_G15 = 90,95 / 22,4 · 273 / (273 +122,8) ·1,6=4.44 кг/м³.

V =40681.03 /4.44 = 9163,7 м³/ч.

w_доп- допускаемая скорость пара, из опыта эксплуатации w_доп=20-25 м/с .

d = (9163,7 /(0,785·25·3600))^1/2=0,36м

В соответствии со стандартом примем диаметр штуцера 360 мм.

14.4 Расчет диаметра штуцера для вывода остатка

V_g = 0,785 · w_доп · d², (50)

где V_g - объемный расход жидкости, стекающей с предпоследней теоретической тарелки

V_g = g₁₄/ρ_g14

Произведем расчет объемного расхода жидкости V_g для 14 тарелки по вышеперечисленным формулам:

х₁₃ = 78/91,160·0,06= 0,0513;

ρ²⁰_{4 g} = 1 / (0,0513/ 0,8790 + (1 - 0,0513) / 0,8669) = 0,867;

α = 0,001828 – 0,00132·0,867=0,000683;

ρ_g13 = (0,867- 0,000683 · (125-20)) · 1000 = 795,29 кг/м³;

V₁₃ =25910,41/ 795,29 = 32,58 м³/ч.

w_доп - допустимая скорость жидкости, из опыта эксплуатации w_доп=0,2-0,8м/с.

d - диаметр штуцера, м.

d = (V_g/ (0,785 · w_доп · 3600))^1/2.

Принимаем w_доп = 0,5 м/с.

d = (32,58 / (0,785 · 0,8 · 3600))^1/2 = 0,120 м.

Принимаем диаметр штуцера d = 120 мм.