4 Конструктивный расчет

Целью конструктивного расчета является определение основных размеров колонного экстрактора: диаметра и высоты реакционной зоны, диаметра и высоты отстойных зон.

4.1 Определение диаметра реакционной зоны

Д

(2)

иаметр реакционной зоны определяется по уравнению расхода:

где V – суммарная производительность экстрактора, м³/с;

w – рабочая скорость движения сплошной фазы, м/с;

F – площадь поперечного сечения реакционной зоны, м².

где d – диаметр реакционной зоны.

Р

(3)

абочая скорость движения сплошной фазы обычно равна 0,6– 0,8 от скорости, соответствующей захлебыванию колонны [4, с. 28]:

Для пульсационных колонных экстракторов с пакетной насадной «Томская» предельную суммарную нагрузку колонны, соответствующей точки захлебывания, следует рассчитывать в зависимости от характеристической скорости капель w₀ и объемного соотношения фаз n [4, с. 31]:

где - плотность дисперсной и сплошной фаз, кг/м³;

- динамический коэффициент вязкости сплошной фазы, Па^.с;

-диаметр капель при оптимальной интенсивности пульсаций J=600-1200 мм/мин;

- объемное соотношение фаз,

- объемный расход дисперсной и сплошной фаз, м³/с.

Подставим значения в исходные формулы и определим скорость захлебывания:

Тогда по формуле (3) определим рабочую скорость:

Принимаем рабочую скорость

Определим по формуле (2) диаметр реакционной зоны:

4.2 Расчет высоты реакционной зоны

Высоту реакционной зоны определим через число теоретических тарелок по формуле [2, с. 28]:

где - число теоретических тарелок или число теоретических ступеней изменения концентраций, определяемое по «x-y» диаграмме процесса экстракции (рисунок 1)

- высота эквивалентная теоретической ступени изменения концентрации,

Поскольку время пребывания капли дисперсной фазы на ступени неизвестно, то величину ВЭТС выбираем из конструктивных соображений

Определим по формуле (22) высоту реакционной зоны

4.3 Расчет диаметра верхней отстойной зоны

Диаметр верхней отстойной зоны колонного экстрактора определяется из уравнения расхода по скорости коалесценции капель на границе раздела фаз по формуле [2, с. 34]

где - скорость коалесценции на границе фаз (скорость расслаивания), м/с, определяемая из соотношения [2, с. 35]:

- динамический коэффициент вязкости дисперсной фазы, Па·с, взятая по рекомендации [2, с. 38]:

- высота слоя капель на границе раздела фаз, принимаемая равной взятая по рекомендации [2, с. 35]:

- диаметр капель, принимаем равным м при оптимальной интенсивности пульсаций J=600…1200 мм/мин [2, с. 35]:

Тогда по формуле (25), получим:

Подставим полученные значения в формулу, получим:

4.4 Расчет высоты верхней отстойной зоны

Высота верхней отстойной зоны складывается из высот расширителя, заполненного сплошной фазой - , слоя капель на границе раздела фаз – , слоя отстоявшейся органической фазы – и воздушника – [2, с. 35]:

(26)

По справочной литературе [2, с. 35], принимаем

Тогда по формуле (26), получим