64

5 Подбор вспомогательного оборудования

5.1 Тепловой баланс ректификационной колонны

Количество тепла , которое надо подавать в кипятильник кубового остатка, определим из уравнения теплового баланса колонны с дефлегматором (без учета тепловых потерь):

где теплоемкости дистиллята, кубового остатка, исходной смеси соответственно, ;

температуры дистиллята, кубового остатка, исходной смеси соответственно .

Теплоемкость дистиллята (смесь воды и уксусной кислоты) определяется по уравнению:

где теплоемкости воды (НК) и уксусной кислоты (ВК) при температуре .

определяются соответственно по [1, табл. 20, стр. 259] и [3, с. 18]. При температуре .

Аналогично рассчитываются теплоемкость кубового остатка и исходной смеси, соответственно при принимая теплоемкости воды и уксусной кислоты из справочника.

Количество тепла, отнимаемого водой в дефлегматоре:

где  теплота конденсации, Дж/кг, взятая для 98,4 % (масс.) смеси водауксусная кислота при 100,03 C [1, табл. 20, с. 260] и [3, с. 20]: .

Расход тепла на подогрев исходной смеси в теплообменнике перед ректификационной колонной, при ее начальной температуре 35C:

где при средней температуре (по формуле 5.2).

Расход греющего пара:

где 1,05 и 0,95 – коэффициенты, учитывающие влажность пара и тепловые потери соответственно;

- теплота конденсации греющего пара при давлении P = 0,4 МПа [4, табл. 1, стр. 12].

5.2 Подбор дефлегматора

Тепловая нагрузка со стороны горячего теплоносителя (дистиллята) равна

Расход второго теплоносителя (воды) определяется из условия теплового баланса . В качестве охлаждающего агента выступает водопроводная вода, принимаем начальную температуру t_н = 19 °С.

Средняя температура воды:

где начальная температура воды; конечная температура воды, принимаем ее равной 45 .

Удельная теплоемкость воды при средней температуре равна: 𝑐_В = 4181 Дж/(кг ∙ К).

Расход воды исходя из условия теплового баланса равен:

Определим движущую силу теплопередачи. Средняя разность температур зависит от схемы движения теплоносителей. Так как в дефлегматоре происходит изменение агрегатного состояния дистиллята (пар → жидкость) и температура его не изменяется, то вид движения теплоносителей не влияет на :

Рисунок 5.1 – Схема изменения температур теплоносителей при конденсации дистиллята в дефлегматоре

Так как < 2, то – определяется как среднее между и

Приблизительная поверхность теплообмена:

где – приблизительное значение коэффициента теплопередачи, Вт/( ·К).

По [5, табл. 2.1, с. 47] принимаем ориентировочное значение коэффициента теплопередачи от конденсирующегося водяного пара к органической жидкости :

Выбираем стандартный кожухотрубчатый конденсатор по ГОСТ 15121 – 79.

Таблица 5.1 – Параметры кожухотрубчатого конденсатора

Поверхность теплообмена F,	226
Диаметр кожуха D, мм	1000
Диаметр труб , мм	25×2
Число ходов	2
Длина труб L, м	4,0
Число труб, шт.	718
Условный проход штуцера, мм	300

Запас площади по уравнению:

Так как выбранный конденсатор имеет запас площади 18,06 %, что больше 10% и меньше 25%, то он выбран верно.