5. Скорость пара и диаметр колонны

5.1 Расчёт скорости пара

По диаграмме t-x,yи по средним составам фаз определяем , что

средняя температура в верхней части колонны равна

t_в= 57.65 °С

средняя температура в нижней части колонны равна

t_н= 63,4 °С

Плотность пара в верхней части колонны

ρ_yв=( 43,953*273 ) / (22,4*( 57,65+273 )) = 1,619 кг / м³

Плотность пара в нижней части колонны

ρ_yн=( 34.970*273 ) / (22,4*( 63,4+273 )) = 1,266 кг / м³

Плотность жидких ацетона и метанола близки , поэтому можно принять ρ_хв= ρ_хв= 750 кг / м³

Температура	57,65°С	63,4°С
μ (ацетон )*103 ,Па*с	0,24	0,23
μ (метанол )*103,Па*с	0,39	0,38
lg ( μ (ацетон ) )	-3,620	-3,638
lg (μ (метанол ))	-3,409	-3,420
lg (μ (смесь ))	-3,512	-3,447
μ (смесь ) *103,Па*с	0,308	0,357

Для ситчатых тарелок рабочую скорость пара определяют из соотношения :

w= 0.05*(ρ_x/ρ_y)^0.5,

Wв= 1.076 м/с

Wн= 1.217 м/с

Dв = 1.323 м

Dн = 1.255 м

Расчёт на ЭВМ дал следующий результат : D= 1.6 м.

Примем D= 1600 мм., средний массовый поток пара равен 2,150 кг/с, средняя плотность пара равна 1,443 кг/м ³,тогда рабочая скорость пара равна

4*G_cp. /(πd²ρ_{y cp}) = 0.742 м/с

Характеристики выбранной ситчатой тарелки :

диаметр колонны D , мм	свободное сечение колонны , м2	рабочее сечение тарелки ,м2	длина сливной перегородки, мм.	площадь перфорации , м2	высота переливной планки, мм.	отношение площади для прохода пара к площади тарелки Fc (%)	отношение площади тарелки к площади к площади колонны (%)
1600	2,01	1,834	1040	1,794	50	14,7	0.912

Тарелка разборная . Ориентировачная масса 89 кг. Диаметр отверстий 8 мм., шаг 25 мм.

Скорость пара в рабочем сечении тарелки

w_т=w*0.785*D²/S_т = 0,742*0,785*1,6²/ 1,834 =0,813 м /с

5.2 Высота светлого слоя жидкости

Объёмный расход жидкости Q_вв верхней части колонны равен : 2,003 кг/с / 750 кг / м³= 0.00267 м³/ с,

Линейная плотность орошения q_вравна :Q/L_c= 0.00267 / 0.895 = 0.00298 м³/( м³_*с ),

Объёмный расход жидкости Q_нв нижней части колонны равен : 1,596 кг/с / 750 кг / м³= 0.00213 м³/ с,

Линейная плотность орошения q_нравна :Q/L_c= 0.00213 / 0.895 = 0.00237 м³/( м³_*с )

m = 0.05-4.6_* h_пер = 0.05 - 4.6_*0.05 = -0.18

	σ(вода), мДж/м2	σ(ацетон) , мДж/м2	σ(метанол) , мДж/м2	σ(смесь), мДж/м2
при tв= 57,65°С	67,34	17,94	17,26	17,60
при tн= 63,4 °С	66,62	17,22	16,54	16,88

Для ситчатых тарелок в практических расчётах можно пользоваться уравнением

h_o= 0.787_*q^0.2_*h_пер^0,56_*w^m_*[ 1-0.31_*exp(-0.11_*μ_x)]*(σ_x/σ_в)^0,09,

Для верхней части колонны :

h_oв = 0,0303 м.,

Fr_в =0,813²/ (9,8*0,0303 ) = 2,223

Для нижней части колонны :

h_oн = 0,0290м.

Fr_н =0,813²/ (9,8*0,0290 ) = 2,327

Паросодержание барботажного слоя ε для верхней части колонны :

ε_в =Fr_в^0.5/(1+Fr_в^0.5) = 0,599

Паросодержание барботажного слоя ε для нижней части колонны :

ε_в =Fr_н^0.5/(1+Fr_н^0.5) = 0,604