4. Определение числа тарелок и высоты колонны
Определение числа тарелок
Расчет теоретического числа тарелок проводим графически: выполним на диаграмме (Приложение №2) построения рабочих линий верхней и нижней части колонны и находим число ступеней изменения концентрации. В верхней части колонны оно составляет 6, а в нижней –3. Всего 9.
Определим число действительных тарелок.
Число тарелок рассчитывается по уравнению (7.19 [1])
,
где
- число ступеней изменения концентрации
теоретическое,
- средний КПД тарелок.
Для
определения среднего КПД тарелок находим
значение
По
графику (рис. 8.1, [3]стр.221) находим
Действительное число тарелок в верхней части колонны
Принимаем количество тарелок в верхней части колонны―8.
Определяем КПД в нижней части колонны.
По
графику (рис. 8.1, [3]стр.221) находим
Действительное число тарелок в нижней части колонны
Принимаем количество тарелок в нижней части колонны―4.
Число тарелок―12 штук.
Высота колонны
Высота колонны состоит из следующих величин [1]:
–
верх колоны,
- верхняя тарельчатая часть колонны,
- эвапорационная часть колонны,
- нижняя тарельчатая часть колонны,
- сепарационная часть,
- высота слоя жидкости в кубе
(десятиминутный запас колонны),
-
юбка колонны.
- число тарелок в верхней части колонны,
h – расстояние между тарелками, принятое,
h = 0,3м.
- число тарелок в нижней части колонны.
- число тарелок в нижней части колонны.
.
Gг.с. – расход горячей струи, кг/ч (берется из теплового баланса)
Температура
кубового остатка
составляет
.
(табл. IV
[1])
Принимаем
.
–
высота юбки (выбирается 2 – 4 м). Принимаем
Высота колонны, следовательно:
т.к. для обеспечения надлежащей и более доступной эксплуатации ректификационной колонны предусмотрено устройство люков диаметром 600 мм (расстояние между тарелками в месте установки люка 800 мм). Примем установку люков после 4-ой и 8-ой, следовательно общая высота колонны составит:
5. Определение гидравлического сопротивления тарелок и давления в кубе колонны
Рассчитываем гидравлическое сопротивление тарелки в верхней и нижней части колонны:
(1.6 [1]),
где
- это сопротивление сухой тарелки,
- сопротивление, вызываемое силами
поверхностного натяжения,
- это сопротивление парожидкосного слоя
на тарелке.
а) верхняя часть колонны
Гидравлическое сопротивление сухой тарелки:
(стр.209 [2]),
где
- это коэффициент сопротивления сухих
тарелок (для клапанных тарелок
).
(стр.210 [2])
-
живое сечение прорезей
Сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения, вычисляется по эмпирической формуле:
где
- поверхностное натяжение жидкости при
температуре в верхней части колонны
75
.
(табл. XXIV [1]),
(табл. XXIV [1]).
.
Сопротивление парожидкостного слоя на тарелке:
(1.64 [1]),
где
- это высота парожидкостного слоя,
- это ускорение свободного падения,
- это относительная плотность
газожидкостного слоя (принимаем К=0,5).
- высота слоя над сливной перегородкой.
(1.65 [1]),
где
-
объемный расход жидкости, П – периметр
слива равный 1,26 м, К – это отношение
плотности пены к плотности жидкости
(принимаем равным 0,5).
- высота сливной перегородки (принимаем
равной 0,04) .
Общее сопротивление тарелок в верхней
части колонны
б)нижняя часть колонны
(табл. XXIV [1]),
(табл. XXIV [1]).
.
Общее сопротивление тарелок в нижней части колонны:
Проверим, соблюдается ли при расстоянии
между тарелками
необходимое для нормальной работы
тарелок условие:
(стр. 355 [1]).
Для тарелок, нижней части колонны, у
которых гидравлическое сопротивление
больше чем у тарелок верхней части:
условия соблюдаются.
Проверим равновесность тарелок:
Рассчитаем минимальную скорость пара
в отверстиях
,
достаточную для того, чтобы клапанная
тарелка работала всеми отверстиями:
(стр.355 [1]).
а) верхняя часть колонны
б)нижняя часть колонны
Рассчитанная скорость
а) верхняя часть колонны
б)нижняя часть колонны
Следовательно, тарелки будут работать всеми отверстиями.
Общее гидравлическое сопротивление тарелок:
Давление в кубе колонны
