Расчет диаметра колонны и выбор размеров тарелки.
При определении диаметров колпачковых тарелок (по ОСТ 26-01-66-31) для бинарной ректификации была использована программа Рабирек-48 «Расчет бинарной ректификации в колонных с колпачковыми тарелками (подбор размеров тарелок)». Диаметры тарелок определялись отдельно для укрепляющей и исчерпывающей частей колонны.
Для расчета диаметра
колонны сначала определяем скорость
пара при захлебывании. Предельные
скорости пара для тарельчатых колонн
обычно рассчитывают по уравнению:
(с.62) [1], где
эмпирический
коэффициент. Для колпачковых тарелок
значение
можно определить:
,
где
поверхностное
натяжение,
.
Коэффициенты
зависят
от расстояния между тарелками
и определяются из следующих уравнений:
При
При
Расход пара,
поступающего на нижнюю тарелку из
кипятильника, находим по уравнению:
,
где,
тепловая
нагрузки кипятильника в
,
теплота
испарения кубового остатка,
которая
рассчитывается по формуле:
.
Данная теплота испарения была рассчитана
при температуре
,
причем теплоты испарения чистых гексана
и хлорбензола при данной температуре
соответственно
(табл. XLI. c.456)
[2].
Расход жидкости,
стекающей с нижней тарелки в кипятильник:
Плотность пара и жидкости рассчитаны выше в главе «Основные физико-химические свойства веществ».
Минимально возможный
диаметр колонны определяем по уравнению:
,
где
доля
рабочего сечения колонны. Для колпачковых
тарелок
обычно лежит в пределах
.
Дальше, зная диаметр колонны, по ГОСТу подбираем размеры тарелок.
Гидравлическое
сопротивление тарелок колонны
,
гидравлическое
сопротивление одной тарелки соответственно
верхней и нижней частей колонны,
.
Полное гидравлическое
сопротивление одной тарелки складывается
из трех слагаемых:
.
Гидравлическое
сопротивление сухой тарелки:
,
значение коэффициентов сопротивления
сухих колпачковых тарелок
,
свободное
сечение тарелки
.
Гидравлическое сопротивление газожидкостного слоя (пены) на тарелках будет различным в верхней и нижней частях колонны:
,
где
высота
светлого слоя жидкости.
,
где
удельный
расход жидкости на 1 м ширины переливной
перегородки,
;
ширина переливной перегородки,
высота
переливной перегородки,
поверхностное
натяжение гексана и хлорбензола при
средней температуре,
;
вязкость,
;
,
,
где
допустимая
скорость паров,
,
рабочее
сечение тарелки,
.
Гидравлическое
сопротивление, обусловленное силами
поверхностного натяжения:
,
где
поверхностное
натяжение смеси,
диаметр
отверстий в тарелке.