Расчет потоков дистиллята и кубового остатка

По правилу рычага второго рода:

П(а₂-а₀)=W₁(a₁-a₀)

Проверка:

П+W₀=W₁

0,60+1,20=1,80 кг/с

Расчет габаритов колонны

Расчет габаритов верха колонны:

=П(R+1)

Рекомендуемая скорость пара равна:

Коэффициент с определяется по уравнению:

с = 8,47·10^-5[k₁c₁-k₂(l-35)] [2, с. 19]

Выбираем расстояние между тарелками h=500мм, при этом значении с₁=600; l=65, т. к. W₁>65м³/ч; для колпачковых тарелок к₁=1,0 и к₂=4 [2, с. 19]

с = 8,47·10^-5[1,0·600 - 4(65-35)] » 0,041

а) Расчет плотности жидкости:

r_ч и r_б определяются при температуре дистиллята t_д=t₂»76,85 (по диаграмме Т(х,у)):

r_ч » 1478 кг/м³

r_б » 818 кг/м³ [3, с. 512, табл. IV]

б) Расчет плотности пара:

pu=RT₂

в) Расчет рекомендуемой скорости пара:

»0,7м/с

Расчет габаритов низа колонны.

Рекомендуемая скорость пара рассчитывается при температуре t₀»80,0°C (диаграмма T(x,y))

а) Расчет плотности жидкости:

r_ч»1471кг/м³

r_б»815кг/м³ [3, с. 512, табл. IV]

б) Расчет плотности пара:

Расчет гидравлического сопротивления колонны для удобства изучения данной работы приведен в следующем пункте на стр. 13.

Рекомендуемая скорость пара:

» 0,53 м/с

в) Расчет :

Расчет r_куб производится по принципу аддитивности:

r_куб=r_ч×a₀+ r_б×(1-a₀)

при t₀=80,0°С

[3, с. 541, табл. XLV]

r_куб=193,8*0,02+393,9×(1-0,02)»389,90кДж/кг

Расчет Q_кип.

Q_кип=W₀×c₀×t₀-W₁×c₁×t₁+П(R×r_д+i_п)

По диаграмме Т(x,y) определяем:

— по х₁ t₁=78,95°C — по х₂ t₂=76,85°C — по х₀ t₀=80,0°C

Вычисляем теплоемкости смеси при разных температурах:

с₀=с_ч×a₀+с_б(1-a₀)=0,21*4,19*0,02+4,19*0,47*(1-0,02)=1,95кДж/кгК

с₁=с_ч×a₁+с_б(1-a₁)=0,213·4,19 0,32+0,469 4,19 0,68=1,62 кДж/кг×К

с₂=с_ч×a₂+с_б(1-a₂)=0,215·4,19 0,96+0,462 4,19 0,08=0,98 кДж/кг×К

Значения с_ч и с_б взяты из номограммы [3, c. 562, рис. XI]

При температуре t₂=76,85°C удельная теплота парообразования дистиллята:

при t₂ = 76,85 °С

[3, с. 541, табл. XLV]

r_Д = r_чa₂+r_б(1-a₂) = 192,5·0,92+396,2·(1-0,92) = 208,80 кДж/кг

Энтальпия пара:

i_п = c₂·t₂+r_д = 0,98·76,85+208,8 »651,70 кДж/кг

Q_кип = 1,95·1,20·80,0-1,62·1,8·78,95+0,60(38,84·208,80+284,1) = 4936 кВт

Теперь можно рассчитать диаметр колонны:

Расчет высоты ??????????? ????? ???????.

H = h(N_общ-1) = 0,5(124-1) = 61,5 м

Габариты колонны.

Н = 61,5 м

d=3000мм

Расчет гидравлического сопротивления колонны

Гидравлическое сопротивление одной тарелки выражается формулой:

Dр = Dр_с + Dр_s + Dр_ж, Па [2, с. 24]

1) Dр_с — потеря напора пара на преодоление местных сопротивлений на сухой (неорошаемой) тарелке.

Примем для колпачковых тарелок = 4,5 [2, с. 25]

2) Dр_s — сопротивление сил поверхностного натяжения.

Поверхностное натяжение на границе раздела жидкость-пар s берем при t₁ = 78,95°C (диаграмма Т(х,у)); s = 20,45·10^-3 Н/м

[3, с. 526, табл. XXIV]

Для колпачковых тарелок типа ТСК-Р (ОСТ 26-808-73), принимаем П = 2,39 м [10, с. 214]

3) Dр_ж — статическое сопротивление слоя жидкости на тарелке.

Dр_ж = k_A h_ж r_ж g [2, с. 26]

k_A — коэффициент аэрации жидкости или относительная плотность парожидкостной смеси. Примем k_A = 0,5 [2, с. 26]

h_ж — высота слоя жидкости на тарелке

h_ж = h_W + h_0W

Примем h_W = 0,03 м [2, с. 26]

h_0W = 0,0029 W_в^2/3

W_в — плотность орошения через сливную планку,

W_в = W_ч / В

Часовой расход в верхнем сечении колонны:

Часовой расход в нижнем сечении колонны:

Плотности жидкости в верху и внизу колонны рассчитаны в пункте «Расчет габаритов колонны».

В расчетах я воспользуюсь средним значением часового расхода, но учту то, что укрепляющая часть колонны содержит 94 тарелки, в то время как отгонная — лишь 30.

Длина сливной перегородки для колонн, диаметром 3000 мм:

В = 2,39 м [10, с. 214, прил.52]

W_в = 72,41 / 2,39 = 30,3 м²/ч

h_0W = 0,0029 30,3^2/3 » 0,028 м

h_ж = 0,03 + 0,028 = 0,058 м

Плотность жидкости я возьму среднюю по колонне:

r_ж = (822,3 + 1388)/2 = 1105,15 кг/м³

Dр_ж = 0,5·0,058·1105,15·9,81 = 314,4 Па

Dр = 104,7 + 244,2 + 314,4 = 663,3 Па

Dр_полн = Dр · n = 663,3 · 124 = 82249,2 Па