Тепловой расчет дефлегматора:

Q_конд = G * r_p (5.12)

r_p = r_н.к.* a_p + r_в.к.* (1- а_р) (5.13)

r_p = 1167105,26*0,839 + 516000 *(1 – 0,839) = 1062277,3 Дж/кг

Q_конд = 2, 98 * 1062277, 3 = 3165586, 35Вт

Q_охл = G * C_p * (t_p – t_ф) (5.14)

Q_охл = 2,98* 1206,27 * (39,9-24,9) = 18097,03 Вт

Q_дефл = Q_конд + Q_охл (5.15)

Q_дефл = 3165586,35 + 18097,03 = 3183683,38Вт

Q_дефл = q * C * (t₂ – t₁)

Q_дефл = 108.54* 4190 * 7 = 3184358.1 Вт

Найдем массовый расход охлаждающей воды:

q = (5.16)

q = = 108.54 кг/с

6 Конструктивный расчет

6.1 Условные обозначения

М_н.к. – молекулярная масса низкокипящего компонента, г/моль

М_в.к. – молекулярная масса высококипящего компонента, г/моль

вязкость, Па*с

плотность, кг/м³

U – плотность орошения, м³/(м²*с)

свободный объём, м³/м³

удельная поверхность, м²/м³

D – коэффициент диффузии, м²/с

D_k – диаметр колонны, м

H, h – высота, м

V – объём, м³

n – число слоёв насадки

q – ускорение свободного падения, м/с²

k – тангенс угла наклона линии равновесия

удельный расход поглотителя

Re – критерий Рейнольдса

Nu – критерий Нуссельта

Pr – критерий Прандтля

Ar – критерий Архимеда

W – скорость, м/с

6.2 Расчётная часть

Таблица 6.1-Характеристика насадки

Насадки	а, м2/м3	, м3/м3	dэ, м	, кг/м3	Число штук в 1 м3
Керамические кольца Рашинга 50 * 50 * 5	110	0,735	0,027	650	8500

1. Определяем общий расход пара в верхней части калонны:

(6.1)

Т=t_p+273⁰C (6.2)

M_cp= М_н.к *y_p+M_в.к(1-y_p) (6.3)

T=39.9+273=312.9 K

M_cp=76*0,74+58(1-0,74)=71,32

1,08м³/с

2. Определим максимально допустимую скорость пара в колонне:

(6.4)

кг/м³

Определяем критерий Архимеда:

(6.5)

D_э=0,027

g= 9.81 м/с

По формуле 6.1 находим критерий Архимеда:

= = 2640267022,2533

Определим Рейнольдс газа:

Re`_г = 0,045 * Ar^0,57 (6.4)

Re`_г = 0,045 * 2640267022, 2533^0,57 * 1,03^0,43 = 10729,403

Определим критерий Прандтля:

Pr_г = (6.5)

D_г = (6.6)

D₀ = = 0,0000045м²/с

D_г = = 0,00000355 м²/с

Pr_г = = 1,94

Определим критерий Нуссельта:

Nu_г = 0,407 * Re`_г^0,655 * Pr_г^0,33 (6.7)

Nu_г = 0,407 * 10729,403^0,655 * 1,94^0,33 = 221,10

Определим значение коэффициента массоотдачи в жидкости:

Pr_ж = (6.8)

µ_ж=0,30*10^-5*792=0,002376 Па*с

D_ж = 0,000000001 м²/с

Pr_ж =

Определим критерий Нуссельта для жидкости:

Nu_ж = 0,0021 * Re_ж^0,75 * (Pr_ж)^0,5 (6.9)

Для этого необходимо найти критерий Рейнольдса для жидкости:

Re_ж = (6.10)

D_к = (6.11)

(6.12)

а = 110 м²/м³

Е=0,735 м³/м³

Находим фиктивную скорость подвисания по формуле 6.12:

м/с

0,08 * 20,49 = 1,63 м/с

По формуле 6.11 находим диаметр колонны:

м

Принимаем диаметр колонны равным 600 мм

По формуле 6.10 определим критерий Рейнольдса для жидкости:

0,78

N_µж=0,0021*0,78^0,75*3000^0,5=0,95

Находим оптическую плотность орошения:

(6.13)

b = 4,38 * 10^-5 м³/м² * с [6,с.213]

U_ОПТ = 4,38 * 10^-5 * 110 = 0,0048 м³/м² * с

D_K нужно скорректировать с плотностью орошения:

(6.14)

м³/м²*с

Насадка смачивается полностью.

(6.15)

м

Находим высоту единиц переноса для газовой фазы:

(6.16)

где a = 8,13

1

м

(6.17)

м

(6.18)

По формуле 6.18 находим удельный расход поглотителя:

k = 0,65

h = м

Высоту насадочной колонны определяем по выражению:

H_НАС = h * (n – 1) (6.19)

где n=10

H_НАС = 2* (10 – 1) = 18 м=18000 мм

Рассчитываем высоту колонны:

H = H_НАС + H_В + H_Н (6.20)

где H_В = 2000 мм

H_Н = 1000 мм

H = 18000 + 2000 + 1000 = 21000 мм

Общая масса аппарата:

М_ап = m_обеч + m_дн + m_кр (6.21)

(6.22)

S=0.01м

P_ст=7850 кг/м³

Находим массу обечайки:

m_обеч. = 3,14 * 0,26* * 0,01*7850 * 21= 1345,8 кг

Подбираем днище и крышку аппарата:

D_к = 600 мм

V_кр = V_дн = 39,5* 10^-3 м³

h_в = 150 мм

h = 40 мм

F = 2,86м²

S = 10 мм

m_кр = m_дн = 38 кг

По формуле 6.21 находим массу аппарата:

М_ап = 1345 + 38 + 38 =1421 кг

Находим массу загрузки:

(6.22)

(6.23)

кг/м³

(6.24)

м³

По формуле 6.22 находим массу загрузки:

m_загр. = (39,5* 10^-3 + 39,5* 10^-3 + 4) * 1027,5 = 4191,17 кг

Масса нагрузки на опору с учетом запаса нагрузки 20%:

(6.25)

Па

7 Расчет штуцеров

G=15÷20

Ф 1,5÷3м/с

Р

F

1,5÷3м/с

W

0,3÷0,5м/с

Подборы конструктивных элементов.