3.3.5. Гидравлическое сопротивление тарелок колонны

Полное гидравлическое сопротивление тарелок колонны определяют по формуле

, где и – гидравлическое сопротивление тарелки соответственно верхней и нижней частей колонны, Па

Полноое гидравлическое сопротивление тарелки складывается из трех слагаемых:

.

–гидравлическое сопротивление сухой (неорошаемой) тарелки, где

–коэффициент сопротивления сухих тарелок, для ситчатых тарелок =1,85.

–плотность пара при средней температуре в колонне

к /м³

Па.

– гидравлическое сопротивление газожидкостного слоя (пены) на тарелке

Па,

Па.

– гидравлическое сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения.

Па.

Тогда полное гидравлическое сопротивление тарелки

Па

Па

Полное гидравлическое сопротивление тарелок колонны:

Па.

4. Расчет теплообменников

4.1. Тепловой расчёт подогревателя исходной смеси

Введем индексы: 1- для водяного пара в межтрубном пространстве;

2- для исходной смеси в трубах.

Расчет проводим последовательно в соответствии с общей схемой.

1)Тепловая нагрузка аппарата

кг/с

- теплоемкость смеси при

- температура, при которой исходная смесь подается в колонну;

- температура кипения исходной смеси

2) Расход греющего пара определим из уравнения теплового баланса:

Для обогрева подогревателя будем использовать насыщенный водяной пар с давлением P = 0,2 МПа.

3) Средняя разность температур:

4) Ориентировочный выбор подогревателя.

По табл. 2.1. [1] примем ориентировочный коэффициент теплопередачи

Задаваясь числом =15000, определим соотношение для теплообменника из труб диаметром =20x2мм и =25х2 мм.

при

Для =20x2 мм

Для =25x2 мм

На 2 хода для =20x2 мм приходится труб, а для =25x2 мм -

труб.

По ГОСТ 15118-79, ГОСТ 15120-79 и ГОСТ 15122-79 выберем кожухотрубчатый теплообменник, наиболее подходящий по поверхности теплообмена и по отношению ([1], табл. 2.3.).

D кожуха, мм	d труб, мм	Число ходов	Общее число труб	Длина труб, м	Площадь сечения потока, 102 м2		Площадь сечения 1 хода, 102 м2	Поверхность теплообмена F, м2
					в вырезе перег.	между перег.
325	20х2	2	90	4	1,1	1,6	0,9	22,5

5) Уточненный расчет подогревателя.

Определим коэффициент теплоотдачи к воде , пренебрегая поправкой (Pr₂/Pr_ст)^0,25

при

Коэффициент теплоотдачи от пара, конденсирующегося на пучке вертикально расположенных труб, определим по уравнению

Свойства конденсата при температуре конденсации :

Толщина труб 2 мм, материал – нержавеющая сталь, . Сумма термических сопротивлений стенки труб из нержавеющей стали и загрязнений со стороны воды и пара равны:

Коэффициент теплопередачи:

Требуемая поверхность теплопередачи

.

Запас поверхности:

.

Теплообменник подходит. Запас поверхности 24,5 %.

По ГОСТ 15119-79 - ГОСТ 15122-79 масса теплообменника 890 кг([1], табл. 2.8.)

4.2. Тепловой расчёт кипятильника

Расчет проводим последовательно в соответствии с общей схемой.

1)Тепловая нагрузка аппарата.

Общий расход тепла в кубе с учетом 5% потерь:

Определим расход тепла на испарение флегмы:

Определим расход тепла на испарение дистиллята:

при

при

Определим расход тепла на нагревание кубового остатка:

при

2) Расход греющего пара определим из уравнения теплового баланса:

Для обогрева подогревателя будем использовать насыщенный водяной пар с давлением P = 0,2 МПа.

3) Средняя разность температур:

4) Ориентировочный выбор кипятильника.

По табл. 2.1. [1] примем ориентировочный коэффициент теплопередачи

Согласно ГОСТ 15119-79 эти теплообменники могут быть только вертикальными одноходовыми, с трубками диаметром 25х2 мм.

По ГОСТ 15118-79 и ГОСТ 15121-79 выберем кожухотрубчатый теплообменник, наиболее подходящий по поверхности теплообмена ([1], табл. 2.9.).

D кожуха, мм	d труб, мм	Число ходов	Общее число труб	Длина труб, м
1400	25х2	1	372	3

Для определения коэффициента теплоотдачи от пара, конденсирующегося на наружной поверхности труб высотой Н, используем формулу:

Коэффициент теплоотдачи к кипящей в трубах жидкости вычисляется по формуле:

Из основного уравнения теплопередачи и уравнения аддитивности термических сопротивлений следует, что:

Подставляя сюда выражения для и , можно получить одно уравнение относительно неизвестного удельного теплового потока:

Решив это уравнение относительно каким – либо численным или графическим методом, можно определить требуемую поверхность .

Коэффициенты и равны:

при

при

Свойства кубового остатка при температуре кипения :

кг/кмоль

Тогда:

Вт/м²

Требуемая поверхность составит:

Запас поверхности:

Теплообменник подходит. Запас поверхности 8,14 %.

По ГОСТ 15119-79 - ГОСТ 15122-79 масса теплообменника 8630 кг([1], табл. 2.8.)