6. Определение потоков пара и жидкости по колонне.

, где

- мольный расход дистиллята, кмоль/ч (31,7 – средняя молекулярная масса дистиллята)

- давление (в нашем случае атмосферное), Па

м³/с

Мольный расход жидкости в верхней части колонны:

кмоль/ч

Мольный расход жидкости в нижней части колонны:

кмоль/ч при средней молекулярной массе питания 21,8.

7,8. Определение ориентировочного диаметра колонны и основных конструктивных характеристик контактного устройства.

Поскольку в дальнейшем расчёте предельной скорости пара в колонне используется формула (7.40)

,

в которую не входят конструктивные характеристики контактного устройства, то ориентировочный диаметр колонны и основные конструктивные размеры не определяют.

- плотности жидкости и пара соответственно, кг/м³.

9. Расчёт рабочей скорости пара.

По уравнению (7.40) для средней плотности жидкости в колонне кг/м³и средней плотности паровой фазы в колонне, рассчитанной как:

, где

- средняя молекулярная масса в колонне, равная 24,8,

- средняя температура пара в колонне, получены следующие значения:

кг/м³

м/с

Рабочую скорость пара в свободном сечении колонны принимаем на 15% ниже предельной.

м/с

10. Определение диаметра колонны.

м (принимаемм)

11. Выбор решётки.(табл.24.9.{3})

Контактное устройство – ситчатая тарелка (по заданию). Согласно рекомендациям (разд.8) выбираем диаметр отверстиймм. Отверстие будет располагаться по вершинам равностороннего треугольника с шагоммм.

Свободное сечение отверстий ситчатой тарелки принимаем равным 10% от свободного сечения аппарата.

Тип тарелки: ОН26-02-30-66

Свободное сечение колонны - , длина линии слива -

Свободное сечение отверстий ситчатой тарелки -

Расстояние между тарелками – 450мм

тогда,

Относительная площадь прохода паров: , относительная рабочая площадь тарелки:,,- количество рядов отбойников

Ширина прорези – 5мм

Шаг – 10мм, высота прорези – 30мм, масса тарелок 160кг.

12. Гидравлический расчёт контактного устройства.

Общее гидравлическое сопротивление тарелки определяем по уравнению (7.41):

, где

- сопротивление сухой тарелки, Па

- сопротивление, вызванное силами поверхностного натяжения, Па

- статическое сопротивление слоя жидкости на тарелке, Па

Па,

где - скорость пара в отверстиях ситчатой тарелки или скорость в прорезях колпачка, м/с,- коэффициент сопротивления (для ситчатых тарелок)

Па,

где - поверхностное напряжение, Н/м,- диаметр отверстия для ситчатой тарелки или эквивалентный диаметр прорези колпачка,

,,

где - относительная плотность парожидкостного слоя на тарелке, м,- высота переливного порога, м,- величина превышения уровня жидкости на тарелке, м,- плотность жидкости на тарелке, кг/м³

Па

Па

13. Определение минимального расстояния между тарелками.

м

Принимаем расстояние между тарелками (разд.8) мм.

14.Определение кинематических коэффициентов.

Коэффициент массоотдачи в паровой фазе рассчитывается по уравнению (7.33):

(7.33),

где - коэффициент массоотдачи, (кмоль)/м²·ч

- мольный расход пара, кмоль/ч

- плотности пара и жидкости, кг/м³

- скорость пара в свободном сечении колонны, м/с

Мольный расход пара в колонне:

кмоль/ч

Рабочая площадь тарелки (принимаем, что площадь поперечного сечения колонны, занимаемая сливным и приёмным карманами, составляет 15%):

м²

(кмоль)/м²·ч

Коэффициент массопередачи в жидкой фазе рассчитывается по уравнению (7.35).

Для скорости пара в свободном сечении колонны ,(кмоль)/м²·ч при значениидля системы метанол-вода, равномм²/с.

Коэффициент диффузии в жидкой фазе для системы метанол-вода определяют по формуле при 20ºС:

,

где мПа·с, для среднего состава смеси и средней температуры жидкости (75ºС) в колонне;,- мольные объёмы метанола и воды соответственно,,- молекулярные массы метанола и воды соответственно.

м²/с

м²/с

Коэффициент массоотдачи в жидкой фазе для системы метанол-вода:

(кмоль)/м²·ч

Общий коэффициент массопередачи рассчитывается как:

, (7.32)

Где тангенс угла наклона касательной к линии равновесия

Наносим на диаграмму кривую равновесия и линии рабочих концентраций 1-3-2 при оптимальном значении флегмового числа.

При этом

x	0,006	0,1	0,2	0,232	0,3	0,4
y*-y	0,035	0,17	0,04	0,05	0,07	0,15
x-x*	0,01	0,055	0,03	0,05	0,09	0,13
m	3,5	3,09	1,33	1	0,78	1,15
x	0,5	0,6	0,7	0,8	0,89
y*-y	0,13	0,09	0,08	0,08	0,07
x-x*	0,16	0,19	0,2	0,18	0,16
m	0,81	0,47	0,4	0,44	0,44

Подставляя найденные значения ,иm в формулу (7.32), находим:

x	0,006	0,1	0,2	0,232	0,3	0,4
	252	260	301	310	316	306
x	0,5	0,6	0,7	0,8	0,89
	315	326	328	326	326