Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Mathcad - ситчатая изопропанол-вода

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

13.02.2015

Размер:

275.51 Кб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 / 62 3 4 5 6 > Следующая >>>

верха и низа(Н/м)

σводы.верха = 0.0679 σводы.низа = 0.0665

Вязкость жидкости в верхней и нижней частях колонны(Па*с):

μЛК.верха = 351×10- 6

μЛК.низа = 306×10- 6

μТК.верха = 592×10- 6

μТК.низа = 507×10- 6

μxверха = μЛК.верха×Xсрверха + (1 - Xсрверха)×μТК.верха = 5.035 ´ 10- 4

μxниза = μЛК.низа×Xсрниза + (1 - Xсрниза)×μТК.низа = 4.959 ´ 10- 4

Удельный расход жидкости в верхней и нижней частях колонны(м2/сек):

qверха

Lверха

1.476

= 1.68

´ 10- 3

b×ρxверха

1.05×836.785

qниза =

Lниза

7.551

= 7.601

´ 10- 3

b×ρxниза

1.05×946.1

Высота светлого слоя жидкости на тарелке(м):

- 0.11×μx

σx

верха

0.2

0.56

верха

= 0.787× q

×h

×w

× 1 - 0.31×e

= 0.00578

верха

пер

верха

т.верха

σводы.верха

- 0.11×μx

низа

σx

низа

0.2

0.56

0.787× q

низа

×h

пер

×w

× 1 - 0.31×e

= 0.00768

низа

т.низа

σводы.низа

Критерий Фруда:

g := 9.81

wт.верха

1.2312

= 26.714

верха

g×h0верха

9.81×5.779 ´ 10- 3

wт.низа

1.2132

= 19.525

низа

g×h0низа

9.81×7.676 ´ 10- 3

Паросодержание барботажного слоя:

(

)

26.714

εверха =

верха

= 0.838

Frверха

1 +

1 + 26.714

(

)

19.525

εниза =

низа

= 0.815

1 +

Frниза

19.525

Плотность орошения в верхней и нижней частях колонны:

Uверха

Lверха

1.476

= 4.743 ´ 10− 3

ρx

×Sт×(1 - ε

)

836.785×2.294×(1 - 0.838)

верха

Uниза =

Lниза

7.551

= 0.024

ρxниза× Sт×(1 - εниза) ×0.785

946.1×2.294×(1

- 0.815)×0.785

3.4. Коэффициенты диффузии

Вычислим необходимые физико-химические свойства смеси в верхней и нижней частях колонны для нахождения коэффициентов диффузии в жидкой и паровой фазе Динамическая вязкость паров в верхней и нижней частях(Па*сек) колонны:

μyЛК.верха =

8.375×10− 6

μyЛК.низа =

11.4×10− 6

μyТК.верха =

9.611×10− 6

μyТК.низа =

9.93×10− 6

μy

Mryверха

= 8.558 ´ 10− 6

верха

Yср

лк

+ (1

- Yср

)×

тк

верха

μyЛК.верха

μyТК.верха

μy

Mryниза

= 1.089 ´ 10− 5

низа

Yср

лк

+ (1 - Yср

)×

тк

низа

μyЛК.низа

μyТК.низа

Динамическая вязкость жидкости в верхней и нижней частях колонны при 20 град.(Па*сек):

μxЛК.20 = 325×10− 6

μxТК.20 = 1200×10− 6

μxверха.20 = Xсрверха×μxЛК.20 + (1 - Xсрниза)×μxТК.20 = 1.253 ´ 10− 3

μxниза.20 = Xсрниза×μxЛК.20 + (1 - Xсрниза)×μxТК.20 = 1.152 ´ 10− 3

Плотность жидкости в верхней и нижней частях колонны при 20 град.(кг/м3):

ρxЛК.20 = 801 ρxТК.20 = 790

ρxверха.20 = Xсрверха.масс×ρxЛК.20 + (1 - Xсрверха.масс)×ρxТК.20 = 796.215

ρxниза.20 = Xсрниза.масс×ρxЛК.20 + (1 - Xсрниза.масс)×ρxТК.20 = 791.65

Мольные объёмы компонентов:

νС = 14.8 νS := 25.6

νH = 3.7

νO = 9.9 νCl := 26.4

νЛК = νС×3 + νH×8 + νO×1 = 14.8×3 + 3.7×8 + 9.9 = 83.9 νТК = νH×2 + νO×1 = 3.7×2 + 9.9 = 17.3

Коэффициенты диффузии в жидкости при 20 град.(м2/сек):

− 6

Dxверха.20 =

Mrтк

Mrлк

= 1.565 ´

− 7

1×1×

+ ν

μx

верха.20

ЛК

ТК

− 6

Dxниза.20 =

Mrтк

Mrлк

= 1.633 ´

− 7

1×1×

3 + ν

μx

ТК

низа.20

ЛК

Тепловой коэффициент:

μxверха.20×103

bв.тепл = 0.2×

0.2×

1.253 ´ 10− 3×103

= 0.024

ρxверха.20

796.215

μxниза.20×103

bн.тепл = 0.2×

= 0.2×

1.152 ´ 10− 3×103

= 0.023

ρxниза.20

791.65

= Dx

×b

×(20 + tср

) = 4.008 ´ 10− 7

верха.20

в.тепл

верха

= Dx

×b

×(20 + tср

) = 3.974 ´ 10− 7

низа.20

в.тепл

низа

Коэффициенты диффузии в паровой фазе(м2/сек):

								3
								3
	4.22×10− 2×(273 + tср					) 2			×				1		+		1
	4.22×10− 2×(273 + tср					) 2			×						+
			верха																		− 5
												Mrтк					Mrлк				− 5
Dyв =																			= 1.591		´ 10
Dyв =					1						1	2							= 1.591		´ 10
					1						1	2
		5		3							3
	10		× νЛК			+ νТК
							3
							3
	4.22×10− 2×(273 + tср					) 2 ×							1	+			1


			низа																		− 5
										Mrтк						Mrлк					− 5
Dyн =																		= 1.556		´ 10
Dyн =				1						1		2						= 1.556		´ 10
				1						1		2
	5			3						3
	10	×	νЛК			+ νТК

3.5.Коэффициенты массоотдачи

После определения коэффициентов диффузии в жидкой и паровой фазах можно рассчитать коэффициенты массоотдачи в жидкой и паровой фазах для верха и низа колонны Коэффициенты массоотдачи в жидкой фазе равны(м/сек):

0.5

верха

μy

0.5

верха

− 3

βxf.верха =

6.24×10

×Dxв

×h0верха×

= 8.635 ´ 10

1 - ε

μy

+ μx

верха

0.5

низа

μy

0.5

низа

βxf.низа =

6.24×10

×Dxв

×h0низа×

= 0.058

1 - ε

μy

+ μx

низа

Коэффициенты массоотдачи в газовой фазе(м/сек):

μy

0.5

βy

f.верха

6.24×105×Fc (Dy )0.5×

т.верха

×h0

верха

= 0.377

μy

+ μx

верха

μy

0.5

βy

f.низа

= 6.24×105×Fc (Dy

)0.5×

т.низа

×h0

низа

= 0.568

μy

+ μx

низа

Пересчитаем размерность коэффициентов массоотдачи(кмоль/(м2*с):

ρxверха

− 3

836.785

βxв = βxf.верха×

= 8.635 ´ 10

= 0.216

верха

33.416

ρxниза

946.1

βxн = βxf.низа×

0.058×

2.693

низа

20.322

ρyверха

1.467

βyв = βyf.верха×

= 0.377×

= 0.013

Mry

верха

43.2

ρyниза

1.184

βyн = βyf.низа×

0.568×

0.02

Mry

низа

34.38

3.6. Высота ректификационной колонны

Выберем 8 точек на равновесной кривой и найдем тангенсы угла наклона касательных в этих точках (коэффициент распределения). Причем первые четыре точки находятся до хf и остальные четыре точки, находятся после нее.

:=
:=
	"M"	"X"

	0.8	0.1

	0.2	0.2

	0.3	0.3

	0.5	0.4

	0.5	0.5

	0.5	...

Приведём пример расчёта для одной точки

m1 = 0.8
Ky1 =		1		=		1		= 0.019

	m1	+	1		0.8	+	1


	βxн		βyн		2.693		0.02

Число единиц переноса

n0y1 = Ky1×	Mryниза	= 0.019×	34.38	= 0.466
	wт.низа×ρyниза		1.213×1.184

f = D× Mrd = 0.622

F×Mrf

Локальная эффективность

Ey1 = 1 - e− n0y1 = 1 - e− 0.466 = 0.372

Фактор массопередачи

λ1 = m1×	(Ropt + 1)	= 0.8×	0.855 + 1	= 1.736
	Ropt
		0.855

Число ячеек полного перемешивания

			2	2
			2	2		1.82	+ 0.1232
Sпер =		Dколонны		+ Sперелива	®	1.82	+ 0.1232	= 5.155
Sпер =			0.35		®			= 5.155
			0.35			0.35
Sпер =	6

Коэффициент m, учитывающий влияние на унос физикохимических свойств:

− 3

σx

верха

0.295

(ρx

верха

- ρy

) 0.425

верха

mв =

1.15×10

= 0.791

ρy

верха

μy

верха

− 3

σx

0.295

(

ρx

низа

- ρy

) 0.425

низа

mн =

1.15×10

= 0.792

ρy

μy

низа

Высота барботажного слоя пены(м):


hпены.в	=		h0верха	=		5.779 ´ 10− 3	= 0.036
			- εверха		1 - 0.838
	1
hпены.н	=		h0низа	=	7.676 ´ 10− 3		= 0.042
		1 - εниза			1 - 0.815

Высота сепарационного пространства(м):

Hсепв = hт - hпены.в = 0.4 - 0.036 = 0.364

Hсепн = hт - hпены.н = 0.4 - 0.042 = 0.358


ϕв =	wт.верха	=		1.231		= 4.27
ϕв =		=				= 4.27
	mв×Hсепв			0.791×0.364
ϕн =	wт.низа		=		1.213	= 4.272
ϕн =	mн×Hсепн		=	0.792×0.358		= 4.272
	mн×Hсепн			0.792×0.358

Относительный унос жидкости(кг/кг):

eв = 1

eн = 1.5

θ = 0.09

Определяем к.п.д. по Мерфи:

eн

1.5

λ1× Ey1

1.736× 0.372 +

B1 =

0.8

= 1.008

λ1

1.736

(1 - θ)× 1 + eн×

- 0.09)×

1 + 1.5×

0.8

Ey1

0.372

1.008

E2my1 =

× 1 +

- 1 =

1 +

- 1 = 0.135

1.008

пер

E1my1 =

E2my1

0.135

= 0.132

(λ1×θ×E2my1)

1.736×0.09×0.135

1 +

1 - θ

1 - 0.09

Emy1 =

E1my1

0.132

= 0.128

(λ1×θ×E1my1)

1 +

1.736×0.09×0.132

0.8×(1 - 0.09)

m1×(1 - θ)

yн1 = 0.115

yравн1 = 0.245

yk1 = yн1 + Emy1×(yравн1 - yн1) = 0.115 + 0.128×(0.245 - 0.115) = 0.132

Результаты расчёта во всех точках сведём в итоговую таблицу:

"Ун"	"Уравн"	"Ук"
0.375	0.48	0.388

0.43	0.51	0.439

0.475	0.545	0.483

0.525	0.58	0.532

0.57	0.62	0.576

0.62	0.64	0.622

"."	"."	...

По рассчитанным данным строим кинетическую линию. Определяем число действительных тарелок для верхней (укрепляющей) части Nверх и нижней (исчерпывающей) части Nнижн

Nт.низа = 13

Nт.верха = 27

Nобщ = Nт.низа + Nт.верха = 13 + 27 = 40

Полная высота колонны равна(м):

Hкол = hт×(Nобщ - 1) + 1 + 2 = 0.4×(40 - 1) + 1 + 2 = 18.6

3.7. Гидравлическое сопротивление тарелок колонны

Гидравлическое сопротивление сухой неорошаемой тарелки(Па):

ρyверха

1.467

Pс.т.верха = wт.верха

= 1.231 ×

= 58.31

2×(Fc)2

2×0.1382

ρyниза

1.184

Pс.т.низа =

wт.низа

= 1.213

= 45.726

2×(Fc)2

2×0.1382

Гидравлическое сопротивление газожидкостного слоя тарелки(Па)

Pж.сл.верха = 9.81×ρxверха×h0верха = 9.81×836.785×5.779 ´ 10− 3 = 47.436

Pж.сл.низа = 9.81×ρxниза×h0низа = 9.81×946.1×7.676 ´ 10− 3 = 71.247

Гидравлическое сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения(Па):

Pп.н.верха = 4× σxверха = 4× 0.019 = 0.941 0.08 0.08

Pп.н.низа = 4× σxниза = 4× 0.018 = 0.904 0.08 0.08

Гидравлическое сопротивление колонны будет равно(Па):

= N

×(

) = 2.88 ´ 103

верха

т.верха

с.т.верха

ж.сл.верха

п.н.низа

= N

×(

+ P

) = 1.532 ´ 103

низа

т.низа

с.т.низа

ж.сл.низа

п.н.низа

= 4.412

´ 103

кол

верха

низа

5. Расчёт подогревателя исходной смеси

Начальная температура исходной смеси(град.Цельсия):

Конечная температура исходной смеси(град.Цельсия):

tfн = 20 tfкон = 83.6

Средняя температура исходной смеси:

tfср	=	(tf	н + tfкон)	=	20 + 83.6	= 51.8
			2		2

Теплоёмкость исходной смеси при средней

температуре(Дж/кг*К):

CpfЛК.ср.т = 2370

CpfТК.ср.т = 4195

Cpfср.т = CpfЛК.ср.т×Xfмасс + (1 - Xfмасс)×CpfТК.ср.т = 2370×0.28 + (1 - 0.28)×4195 = 3.684 ´ 103

Теплота конденсации исходной смеси(Дж/кг):

rfЛК.ср.т = 965000 rfТК.ср.т = 2310000

rfср.т = rfЛК.ср.т×Xfмасс + (1 - Xfмасс)×rfТК.ср.т = 965000×0.28 + (1 - 0.28)×2310000 = 1.933 ´ 106

Тепловая нагрузка подогревателя составит(Вт):

Qпод = Cpfср.т×F×(tfкон - tfн) + φ×F×rfср.т = 3684×7.33×(83.6 - 20) + 0×7.33×1933400 = 1.717 ´ 106

Параметры греющего пара: Давление (ата):

(Pпара = 3)

Температура пара(град.Цельсия):

(tпара = 132.9)

Теплота конденсации пара(Дж/кг):

(rпара = 2171000)

Плотность конденсата пара(кг/м3):

(ρпара = 932.8)

Расход пара

Gfпара := Qпод = 1717436.592 = 0.791

rпара 2171000

Средняя движущая сила процесса:
T =	(tпара - tfн) - (tпара - tfкон)				=	132.9 - 20 - (132.9 - 83.6)	= 76.758

под		t	- tf			132.9 - 20
		( пара		н)		ln

	ln					132.9 - 83.6
		(tпара - tfкон)

Ориентировочное значение коэффициента массопередачи(Вт/м2*К):

Kfор = 700

Ориентировочная поверхность теплопередачи(м2):

<<< < Предыдущая 12 / 62 3 4 5 6 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
13.02.2015544.5 Кб13Lektsia_3_4_Atom_H.pdf
#
13.02.201515.73 Mб18Lektsii_TOL.doc
#
12.03.2016656.9 Кб50lk_14.15.doc
#
14.08.20191.72 Mб3makroekonomika_format ИСПРАВЛЕННЫЙ.doc
#
12.03.201670.46 Кб7marketing_2.docx
#
13.02.2015275.51 Кб41Mathcad - ситчатая изопропанол-вода.pdf
#
13.02.2015101.4 Кб28mechanism.pdf
#
13.02.2015165.89 Кб3Metod.doc
#
11.11.2019299.01 Кб1metodichka_GO_s_variantami_ind__zadany.doc
#
13.02.20153.84 Mб41Metodichka_MathCad_novaya.doc
#
19.11.20191.23 Mб10Metodichka_Vdovenko_Diplom_khimiki.doc