Рис. 5.4. Определение состояния вышекипящего компонента в

Бинарной смеси

С достаточной для практики точностью для жидкостной смеси (насыщенная жидкость) с концентрацией определяем удельный вес (плотность) по давлению р и температуре Т по уравнению:

, кг/м3.

(5.25)

В этом случае для кислорода, входящего в смесь, температура Т будет ниже температуры насыщения чистого кислорода при давлении р, т.е. Т < , а для азота температура Т> , и и найдем по температуре Т в состоянии насыщения.

Для проведения гидравлического расчета примем следующие исходные данные:

а) количество пара, проходящего через расчетное сечение колонны, в нм³/ч и G в кг/ч;

б) количество жидкости, проходящей через расчетное сечение аппарата, в нм³/ч и g в кг/ч;

в) давление, при котором находятся потоки, равно р и их концентрации (составы) и .

1. Определяем диаметр колонны. Диаметр колонны с кольцевыми тарелками определяется уравнением

,

(5.26)

где е – отношение диаметра колонны (тарелки) к диаметру вытеснителя , оно принимается равным 2,4-3,0; - объем пара, проходящего через сечение колонны в м³/ч; - скорость пара, отнесенная к свободному сечению колонны: она принимается равной для воздухоразделительной колонны высокого давления = 0,1-0,25 м/с; для воздухоразделительной колонны низкого давления: в концентрационной секции = 0,3-0,8 м/с; в отгонной секции = 0,25-0,5 м/с. Эти рекомендации относятся к воздухоразделительным установкам производительностью > 300 нм³/ч кислорода. При меньших производительностях скорость пара в свободном сечении можно принимать ниже указанных величин. Скорость пара увеличивается с ростом производительности.

При конструировании ректификационных колонн необходимо выбрать вначале тип ситчатых тарелок, которые бывают двух типов: с кольцевым и диаметральным током жидкости (рис. 5.5 и 5.6).

Рис. 5.5. Схема верхней колонны с кольцевым током флегмы:

1 – внутренний цилиндр (вытеснитель); 2 – ректификационные

Тарелки; 3 – наружная обечайка; 4 - люк

Рис. 5.6. Схема верхней колонны с диаметральным током флегмы и центральным сливом:

1 – ректификационные тарелки; 2 – обечайки; 3 - люк

В основном применяют тарелки с кольцевым током, для которых рекомендуются принимать следующие основные размеры, указанные в табл. 5.3 и 5.4. для нормальных колонн воздухоразделительных установок с давлением 0,6 МПа (колонны высокого давления) основные размеры приведены в табл. 5.3; для колонн низкого давления в табл. 5.4.

Таблица 5.3

Рекомендуемые основные размеры ректификационных воздухоразделительных

колонн высокого давления ( 0,6 МПа)

Диаметр корпуса, мм	200	300	400	600	750	1100	1800	2000	2400	2800	3000	3700
Диаметр обечайки, мм	200	300	400	500	700	1000	1700	1800	2200	2600	2800	3600
Расстояние между тарелками, мм	60	60	80	80	80	90	100	100	100	120	120	160

Таблица 5.4

Рекомендуемые основные размеры ректификационных воздухоразделительных

колонн низкого давления

Диаметр обечайки, мм	200	300	400	500	700	850	1000	1200	1400	1800	2200	2600	2800	3200	3700
Расстояние между тарелками, мм	60	60	60	80	80	90	90	90	90	100	120	120	120	120	160

После определения диаметра колонны находим диаметр вытеснителя

.

(5.27)

2. Вычерчиваем эскиз тарелки и определяем её площадь, занятую отверстиями (перфорированная площадь), и площадь, занятую переливными устройствами.

Обычно перфорированная часть площади составляет всей площади тарелки . Высота порога для перелива жидкости в сливной карман принимается = 10 - 15 мм. Чем больше диаметр колонны, тем меньше нужно брать высоту (рис. 5.7).