5. Скорость пара и диаметр колонны
По диаграмме t-x,y и по средним составам фаз определяем , что
средняя температура в верхней части колонны равна
tв = 82,4 °С
средняя температура в нижней части колонны равна
tн = 95,9 °С
Плотность пара в верхней части колонны
ρyв =( 33,532*273 ) / (22,4*( 82,4+273 )) = 1,150 кг / м3
Плотность пара в нижней части колонны
ρyн =( 22,113*273 ) / (22,4*( 95,9+273 )) = 0,731 кг / м3
По зависимости плотности от температуры находим плотности жидкости:
ρверх(ж) = 736,615 кг/м3; ρнижн(ж) = 958,91 кг/м3;
|
Температура |
78,4 °С |
98,7 °С |
|
μ (этанол )*103 ,Па*с |
0,46 |
0,33 |
|
μ (вода)*103,Па*с |
0,37 |
0,29 |
|
lg ( μ (этанол) ) |
-3,337 |
-3,481 |
|
lg (μ (вода)) |
-3,432 |
-3,538 |
|
lg (μ (смесь )) |
-3,385 |
-3,510 |
|
μ (смесь ) *103,Па*с |
0,412 |
0,309 |
Для ситчатых тарелок:
м/с;
Для
клапанных тарелок:
;
G = 0.04 кг; S0 = 0.785*0.042 м2; ξ = 3 (ГОСТ 16452-79)
Fc – свободное сечение; Fc = 1,5 м2 (средняя величина из технической характеристики тарелок типа ТКП, однопоточных);
Для
колпачковых тарелок
:
;
где dк = 0,08 м; hк = h – H1 = 0.4 м (ориентировочный расчет);
Объемный
расход пара, проходящего через колонну:
Средняя молярная масса дистиллята:
;
Диаметр
колонны
определяем из уравнения расхода:
|
Тип тарелок |
Gп, м3/с |
ρy, кг/м3 |
ω, м/с |
d, м |
|
Ситчатые |
1,469 |
0,9403 |
1,501 |
1,151 |
|
Клапанные |
1,469 |
0,9403 |
1,514 |
1,147 |
|
Колпачковые |
1,469 |
0,9403 |
1,585 |
1,121 |
Наименьший диаметр колонны получается при использовании колпачковых тарелок. Но диаметры стандартных тарелок (по ГОСТ) во всех случаях необходимо выбрать 1,2 м, поэтому лучше использовать ситчатые тарелки, так как они проще в аппаратурном оформлении, монтаже и ремонте, что позволяет снизить себестоимость колонны.
Выбираем стандартный размер обечайки колонны d = 1.2 м.
По каталогу для колонны диаметром 1200 мм выбираем ситчатую тарелку типа ТС-Р (ОСТ 26-01-108-79).
Технические характеристики тарелки ТС-Р
|
Диаметр колонны D, мм |
1200 |
|
Свободное сечение колонны, м2 |
1,13 |
|
Тип тарелки |
ТС-Р |
|
Рабочее сечение тарелки |
1,01 |
|
Диаметр отверстия d, мм |
8 |
|
Шаг между отверстиями t, мм |
16 |
|
Относительное свободное сечение тарелки Fc, % |
14,1 |
|
Высота перелива, hпер, мм |
40 |
|
Сечение перелива, м2 |
0,06 |
|
Относительная площадь перелива, % |
5,3 |
|
Периметр слива Lc, м |
0,722 |
|
Масса, кг |
62 |
Скорость пара в рабочем сечении тарелки:
6. Расчёт высоты колонны
6.1 Высота светлого слоя жидкости
Высоту светлого слоя жидкости h0 для ситчатых тарелок находят по уравнению:
где
,
Для верхней части колонны:
Вязкость смеси найдем по уравнению:
Для нижней части колонны:
Вязкость смеси найдем по уравнению:
