3.2.Скорость пара и диаметр колонны

Расчет скорости пара в колоннах с ситчатыми тарелками выполняется по уравнению:

Найдем плотности жидкости ,и пара,в верхней и

нижней частях колонны при средних температурах в них t_в иt_н. Средние температуры паров определим по диаграммеt–x,y(приложение 2) по средним составам фаз:

при

при

Найдем плотности пара и:

Плотности жидкостей находим с помощью и- средних молярных составов жидкостей в верхней и нижней частях колонны:

Где и- плотности жидкостей, определенные по диаграммеt–x,y(приложение 2) по средним составам жидкостей.

Из [3] находим: ,

Средняя плотность жидкости в колонне:

Определяем скорость пара в колонне :

Диаметр ректификационной колонны определяют из уравнения расхода:

Так как скорости имало отличаются друг от друга, используем в расчете среднюю скорость паров:

Принимаем средний массовый поток пара в колонне равным полусуммеи:

Средняя плотность паров

Диаметр колонны

Выберем стандартный диаметр обечайки колонны d_в= 1 м. При этом рабочая скорость пара

По каталогу [2] для колонны диаметром 1000мм выбираем ситчатую однопоточную тарелку ТС со следующими конструктивными размерами:

Диаметр отверстий в тарелке, мм	d0 = 8
Шаг между отверстиями, мм	t =16
Свободное сечение тарелки, %	Fc = 13,6
Высота переливного порога, мм	hпер = 30
Ширина переливного порога, мм	b= 800
Рабочее сечение тарелки, м2	Sт= 0,713

Скорость пара в рабочем сечении тарелки:

3.3.Определение действительного числа тарелок и высоты колонны. Расчет высоты светлого слоя жидкости и паросодержания барботажного слоя.

Высоту светлого слоя жидкости для ситчатых тарелок находят по уравнению:

Где - удельный расход жидкости на 1 м ширины сливной перегородки,;-ширина сливной перегородки,;-высота переливной перегородки, м;,-поверхностное натяжение соответственно жидкости и воды при средней температуре в колонне[3];-в мПа·с[3];.

Вязкости и поверхностные натяжения[3]:

Для верхней части колонны:

Для нижней части колонны:

Паросодержание барботажного слоя находят по формуле:

где

Для верхней части колонны:

Для нижней части колонны:

Расчет коэффициента молекулярной диффузии распределяемого компонента в жидкости и па­ре.

Коэффициент диффузии в жидкой фазе может быть вычислен по уравнениям:

;

где _хи_хпринимают при температуре 20С[3];

t– средняя температура в соответствующей части колонны,С;

A, B – коэффициенты, зависящие от свойств растворяющегося вещества и растворителя (А=1,24; В=2) [1]; -вязкость жидкости при 20°С, мПа·с[3].

– мольные объемы компонентов в жидком состоянии при нормальной температуре кипения[1]:

– молярные массы соответственно этанола и воды.

Тогда коэффициенты диффузии в жидкости для верхней и нижней частей колонны при 20°С равны:

Температурный коэффициент:

Отсюда:

Коэффициент диффузии для пара рассчитывает­ся по формуле:

где T– средняя температура пара,К;P– абсолютное давление в колонне, Па.

Для верхней части колонны:

Для нижней части колонны: