2. Скорость пара и диаметр колонны

Согласно [3, стр. 350 – 351]:

Средние температуры пара определяем по диаграмме t–x,y диаграмме (данные в табл. 1.1).

;

;

Средние мольные массы и плотности пара:

; ;

; ;

Средняя плотность пара в колонне: .

Температура дистиллята (жидкой фазы) вверху колонны при равна 77,5°С, а кубе-испарителе при она равна 98°С.

Плотность жидкого метанола при 77,3°С , а воды при 78,2°С [3, стр. 530, табл. IV]:

Принимаем среднюю плотность жидкости в колонне: .

По Дытнерскому [1, стр. 237 – 238]: Допустимая скорость в верхней и нижней части колонны:

Принимаем средний массовый поток пара в колонне равным полусумме G_В, G_H:

Ориентировочный диаметр колонны определяем из уравнения расхода:

Как правило, несмотря на разницу в рассчитанных диаметрах укрепляющей исчерпывающей частей колонны (вследствие различия скоростей и расходов паров), изготовляют колонну единого диаметра, равному большему из рассчитанных.

Выберем стандартный диаметр обечайки колонны

При этом действительные рабочие скорости паров в колонне равны:

По Дытнерскому [1, стр.216, приложение 5.2] для колонны диаметром 1800 мм выбираем ситчатую однопоточную тарелку ТС-Р со следующими конструктивными размерами:

Диаметр колонны, D	1800 мм
Свободное сечение колонны	2,54 м2
Тип тарелки	ТС-Р
Рабочее сечение тарелки	2,294
Диаметр отверстия, d0	4 мм
Шаг между отверстиями, t	8 – 15 мм
Относительно свободное сечение тарелки, Fc	18,8 – 5,34
Сечение перелива	0,123 м2
Относительная площадь перелива	4,85 %
Периметр перелива, Lc	1,05 м
Масса	11,5 кг

Скорость пара в рабочем сечении тарелки:

3. Гидравлический расчет тарелок

Принимаем следующие размеры ситчатой тарелки: диаметр отверстий d₀ = 4 мм, высота сливной перегородки h_п = 40 мм. Свободное сечение тарелки 18,8 % от общей площади тарелки.

Рассчитаем гидравлическое сопротивление тарелки в верхней и нижней части колонны по уравнению:

1. Верхняя часть колонны

Гидравлическое сопротивление сухой тарелки:

- коэффициент сопротивления сухой ситчатой тарелки [1,стр. 112];

Сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения:

; ;

;

— диаметр отверстий;

Сопротивление парожидкостного слоя:

;

— высота сливной перегородки;

— высота слоя над сливной перегородкой;

;

— массовый расход дистиллята;

— периметр сливной перегородки находим, решая систему уравнений:

;

— ширина переливной зоны;

П = 1,45 м;

b = 0,292 м;

— радиус тарелки;

— принимают приближенно.

Примем для выбранной тарелки , тогда ;

Сопротивление парожидкостного слоя равно:

.

Общее гидравлическое сопротивление тарелки в верхней части колонны:

.