3.4 Определение среднего массового расхода по жидкости
Средние массовые расходы по жидкости для верхней и нижней частей
колонны определяются из соотношений:
,
,
где М’D и M’F – мольные массы дистиллята и исходной смеси, кг/кмоль, М’В и M’Н‒ мольные массы жидкости в верхней и нижней частях, кг/кмоль.
Мольную массу дистиллята находим по формуле:
.
Мольная масса жидкости в верхней и нижней части колонны соответ‒
ственно равны:
,
,
,
где МНКК и МВКК – молекулярная масса исходного сырья, нкк и вкк, x’ср.в и x’ср.н – средний мольны состав жидкости соответственно в верхней и нижней частях колонны:
,
,
.
3.5 Определение среднего массового расхода по пару
Средние массовые потоки пара в верхней и нижней части колонны со
ответственно равны:
,
,
где М’В и M’Н‒ средние мольные массы паров в верхней и нижней части
колонны:
,
где 
и
‒
средние
значения состава паровой фазы
рассчитываются аналогично жидкой фазе.
5 Расчет высоты колонны
Высота колонны рассчитывается по формуле:
‒
расстояние между
тарелкой и крышкой , примем 1,6 м и 2 м
D=1000, тогда h=350 мм
м,
где n‒число тарелок, nл‒число люков.
Общая высота колонны:
6 Определение скорости пара и расчет диаметра ректификационной колонны
При вводе в ректификационную колонну сырьевой парожидкостной смеси наиболее нагруженным по паровому потоку является сечение колонны под верхней тарелкой концентрационной части. Следовательно, расчет диаметра колонны проводится по этому сечению.
Сечение
и соответствующий диаметр колонны
определяется по секундному объемному
расходу паров
в наиболее нагруженном сечении и
допустимой скорости паров в свободном
сечении
по следующим форму‒
лам:
,
.
В первую очередь необходимо определить энтальпии пара и жидкости
при соответствующих температурах по формулам:
.
Далее определяется количество холодного и горячего орошения:
кг/ч,
кг/ч.
Массовый расход определяется по верхнему контуру колонны:
кг/ч.
Секундный объемный расход паров
м³/с.
Допускаемая скорость паров рассчитывается по формуле Саудерса‒
Брауна:
,
кг/м³,
кг/м³,
м/с,
Диаметр колонны:
м.
В соответствии
со стандартами, диаметр колонны
принимается
мм.
7 Расчет диаметра штуцеров
Диаметры штуцеров определяются в зависимости от объемного расхода и допустимой линейной скорости потока. Допускаемая линейная скорость в штуцерах зависит от агрегатного состояния потока, фактического напора, допустимой потери напора и др.
Схема расположения штуцеров представлена на рисунке 1.
1 ‒ штуцер для вывода паров с верха колонны; 2 ‒ штуцер для ввода холодного орошения; 3 ‒ штуцер для ввода паров из кипятильника; 4 ‒ штуцер для вывода жидкости из колонны; 5 ‒ штуцер для ввода сырья.
Рисунок 1‒ Схема расположения штуцеров
Расчет штуцера 1
Рассчитывается количество паров, уходящих сверху колонны:
кг/ч.
Рассчитывается секундный объем паров:
м³/с.
Допустимая скорость
паров принимается равной 20 м/с,
м/с
м.
Расчет штуцера 2
Рассчитывается плотность жидкости, поступающей в колонну:
кг/м³,
кг/м³.
Рассчитывается секундный объем жидкости:
м³/с
Допустимая скорость жидкости принимается равной 0.5 м/с,
м/с
м.
Расчет штуцера 3
Рассчитывается секундный объем паров:
м³/с.
Допустимая скорость
паров принимается равной 15 м/с,
м/с
м.
Расчет штуцера 4
Рассчитывается объем жидкости, стекающей в кипятильник:
м³.
Плотность жидкости, стекающей в кипятильник
кг/м³,
кг/м³.
Рассчитывается секундный объем жидкости:
м³/с.
Допустимая скорость
жидкости принимается равной 2 м/с,
м/с
м
Расчет штуцера 5
Так как, в колонну поступает парожидкостная смесь, необходимо определить секундный расход паров и жидкости.
Количество паровой фазы определяется по формуле:
кмоль/ч.
Рассчитывается секундный объем паров:
м³/с.
Допустимая скорость паров принимается равной 20 м/с, м/с, и
рассчитывается сечение по пару:
м².
Количество жидкой фазы определяется по формуле:
кг/ч.
Массовый состав жидкой фазы:
.
Плотность
жидкой фазы при 20 °С и при
кг/м³,
кг/м³.
Рассчитывается секундный объем жидкости:
м³/с.
Допустимая скорость
паров принимается равной 1 м/с,
м/с, и
рассчитывается сечение по жидкости:
м²,
м.