2. Задание по курсовому проекту

3. Расчёт ректификационной колонны

3.1 Материальный баланс процесса массообмена

Равновесные данные (Коган, Фридман, Кафаров [1]):

Рис.1 Равновесные данные для смеси этанол-вода

Для исходной смеси:

Для дистиллята:

Для кубовой жидкости:

Массовый расход исходной смеси:

Мольный расход исходной смеси:

Массовый расход кубовой жидкости:

Мольный расход кубовой жидкости:

Массовый расход ректификата:

Мольный расход ректификата:

3.2 Расчёт оптимального флегмового числа

Минимальное флегмовое число:

Из справочных данных: y^*_F =45,1 мол. %, тогда

Условно-оптимальное флегмовое число, определённое с помощью программы RAB: R=1,817

В = А =

Рис 2. Определение оптимального флегмового числа

Рис.3 Равновесная и рабочая линии для смеси этанол-вода

3.3 Потоки, свойства жидкости и пара в колонне

Расход пара, жидкости вверху колонны:

Расход пара, жидкости внизу колонны:

Физико-химические свойства жидкостей и пара и связанные с ними значения расходов для жидкостей и пара рассчитываются для кубовой жидкости (первой тарелки) и для ректификата (последней тарелки).

Плотности жидкой и паровой смеси определим, пользуясь следующими соотношениями:

Мольные массы жидкой и паровой смеси:

Вязкость смеси жидкостей:

Вязкость смеси паров:

Поверхностное натяжение смеси жидкостей:

Рис.4 Температурные графики для жидкой и паровой фаз этанол-вода

Для верхней части колонны:	Для нижней части колонны:
Физико-химические свойства жидкости и пара в сечениях колонны:

3.4 Расчёт диаметра колонны

Для определения диаметра колонны необходим определить критическую скорость, при которой происходит захлебывание колонны.

Ориентировочный диаметр колонны:

Для ситчатых тарелок критическая скорость определяется из уравнения:

Выберем стандартный диаметр колонны: 0,6 м

D, мм	600
Свободное сечение, м2	0,28
Тип	ТС
Рабочее сечение, м2	0,14
Периметр слива, м	0,48
Сечение перелива, м2	0,1
Шаг между отверстиями, мм	8
Диаметр отверстия, мм	4
Относительное свободное сечение тарелки, %	11,2
Относительная площадь перелива, %	4,3
Масса, кг	13,6

Выберем стандартный диаметр обечайки 0,6, при этом рабочая скорость пара:

Скорость пара в рабочем сечении тарелки:

3.5 Расчёт высоты колонны

3.5.1 Высота светлого слоя жидкости

где , – удельный расход жидкости на 1 м ширины сливной перегородки, – массовая нагрузка по жидкости; – периметр слива; — высота переливной перегородки, м,

Примем

Паросодержание барботажного слоя:

Для верхней части колонны:

Для нижней части колонны: