3.3 Средние массовые расходы по жидкости для верхней и нижней частей колонны

Средние массовые расходы по жидкости для верхней и нижней частей колонны определяются из соотношений:

где M_P и M_F – мольные массы дистиллята и исходной смеси;

M_B и M_H – средние мольные массы жидкости в верхней и нижней частях колонны. Мольную массу дистиллята в данном случае можно принять равной мольной массе низкокипящего компонента (вода). Мольная масса жидкости в верхней и нижней частях колонны соответственно равна:

где M_ВК и M_НК – мольные уксусной кислоты и воды;

х_ср.В и х_ср.Н – средний мольный состав жидкости соответственно в верхней и нижней части колонны:

Мольная масса исходной смеси

М_F= M_НК х_F + M_ВК (1 - х_F )= 18·0,53 + 60(1 – 0,53)= 37,74 кг/кмоль

М_Р= M_НК х_Р + M_ВК (1 – х_Р)= 18·0,98 + 60(1 – 0,98)= 18,84 кг/кмоль

Подставив, получим:

Средние массовые потоки пара в верхней G_B и нижней G_H частях колонны соответственно равны:

Здесь М_В^′ и М_Н^′ – средние мольные массы паров в верхней и нижней частях колонны:

Подставив, получим:

3.4 Расчет скорости пара и диаметра колонны

Определяем рабочую скорость пара в верхней и нижней частях колонны.

где ρ_х.в и ρ_х.н– средние плотности жидкости в верхней и нижней частях колонны;

ρ_у.в и ρ_у.н – средние плотности пара в верхней и нижней частях колонны.

Средняя плотность пара при абсолютном давлении Р= 0,98 бар( 1 амп) равна:

На основании справочных данных [6](таблица XLVII) о температурах кипения и о равновесных составах жидкости и пара при 0,1 МПа для рассматриваемой бинарной смеси строим кривую температур кипения смеси. По диаграмме «t–x,y» определяем средние температуры паров в верхней и нижней частях колонны:

Т_ср.в= 102,4 °С

Т_ср.н= 108,3 °С

Найденные данные подставляем в формулу:

Определяем среднюю плотность жидкости в верхней и нижней частях колонны:

(допустим, что температура опыта t= 20 °С )

ρ_нк= 998 кг/м³ ;

ρ_вк= 1048 кг/м³(для 100 % уксусной кислоты);

где х_ср.ви х_ср.н– средние массовые составы жидкостей в верхней и нижней частях колонны.

Подставляем найденные значения в формулу для определения рабочей скорости в верхней и нижней частях колонны:

Средняя скорость паров:

Принимаем средний массовый поток пара Gв колонне равным полусуммеG_BиG_Н:

Находим среднюю плотность паров:

Находим среднюю плотность жидкости:

Определяем диаметр верхней и нижней части колонны :

Выберем стандартный диаметр колонны D= 1800 мм.

При этом действительная рабочая скорость пара будет равна:

По каталогу [4, с.118] для колонны D=1800 мм выбираем ситчатую тарелку типа

ТС-Р со следующими конструктивными характеристиками:

Диаметр колонны D, мм	Тип тарелки	Свободное сечение колонны, м2	Рабочее сечение тарелки, м2	Диаметр отверстия d, мм					Сечение перелива, м2		Относительная площадь перелива, %		Периметр слива , м		Масса, кг
				3	4	5	8
				Шаг между отверстиями t, мм
				7-12	8-15	10-17	16-15
				Относительное свободное сечение тарелки, %
1800	ТС-Р	2,54	2,294	13,8 -4,7	18,8-5,34	18,8-5,8	18,8-7,69	0,123		4,85		1,05		115

Диаметр отверстия d=8мм

Шаг между отверстиями t=15 мм

Относительное свободное сечение тарелки 18,8 %

Высота переливного порога

Ширина переливного порога

Скорость пара в рабочем сечении тарелки: