3.3.8. Выбор материала и расчет толщины слоя

тепловой изоляции колонны

Расчет проводится по упрощенному подходу, изложенному в разделе 2.7. Используются уравнения для плоской стенки. Температура внутренней поверхности слоя тепловой изоляции принимается равной средней температуре пара в колонне (она же – температура стенки колонны) t_ст. Значение температуры наружной поверхности слоя изоляции принимается из интервала t_из =40÷55 ^оС. Температура окружающей атмосферы может быть принята равной t₀ =0 ^оС.

Расчет заканчивает определением теряемого через тепловую изоляцию в окружающую атмосферу тепла

Q_пот=q_изS_из , Вт, (3.42)

где q_из - плотность потока тепла через изоляцию, Вт/м² ; S_из - площадь поверхности теплоизоляции колонны (по наружному обмеру изоляции), м².

3.3.9. Тепловой расчет установки

Тепловая нагрузка кипятильника определяется из уравнения теплового баланса установки

, (3.43)

где массовые теплоемкости исходной смеси и продуктов рассчитываются как функции теплоемкостей чистых компонентов:

; (3.44)

; (3.45)

. (3.46)

Удельная теплота конденсации пара продукта

. (3.47)

Тепловая нагрузка подогревателя исходной смеси подсчитывается по уравнению

. (3.48)

где t – начальная температура исходной смеси (см. задание).

Температура исходной смеси на входе в колонну, а также температуры продуктов определяются из диаграммы t –х,у по соответствующим составам жидкости.

Тепловая нагрузка дефлегматора

Q_д = G_D Rr_{D .} (3.49)

Тепловая нагрузка холодильника дистиллята

, (3.50)

где – температура дистиллята после холодильника (см. задание)

Тепловая нагрузка холодильника кубовой жидкости

, (3.51)

где - температура кубовой жидкости после холодильника (принимается не выше 50 ^оС).

После определения тепловых нагрузок теплообменников рассчитываются расходы греющего пара в кипятильнике и подогревателе исходной смеси, а также расход охлаждающей воды в дефлегматоре и холодильниках:

; (3.52)

; (3.53)

; (3.54)

; (3.55)

, (3.56)

где r_гр.п – удельная теплота конденсации греющего пара, определяется по таблицам для насыщенного сухого водяного пара в зависимости от заданного давления р_П (абсолютное значение давления), например по [4], (табл. ХХХIX на стр. 537); с_в - теплоемкость воды, равна 4,19∙10³ Дж/(кг∙К); и - начальная и конечная температуры воды (см.задание).

Площади поверхности теплопередачи кипятильника, дефлегматора, подогревателя исходной смеси и холодильников определяются из основного уравнения теплопередачи

. (3.57)

Ориентировочные значения коэффициентов теплопередачи К для различных случаев теплопередачи приведены в [3], (табл.2.1 на стр. 47), в [4], (табл.4.8. на стр. 172), в [2], (табл.6.2 на стр.147). Средние разности температур в указанных теплообменниках подсчитываются следующим образом:

в кипятильнике

; (3.58)

в подогревателе исходной смеси

; (3.59)

в дефлегматоре

; (3.60)

в холодильнике дистиллята

, (3.61)

где коэффициент 0,9 учитывает наличие участка охлаждения жидкого продукта в конденсаторе-холодильнике;

в холодильнике кубовой жидкости

. (3.62)

После расчета площадей поверхности теплопередачи теплообменников, по справочным данным, например по [3], (табл.2.3 на стр. 51; табл.2.8 на стр. 56; табл. 2.9 на стр.57), по [4], (табл.4.12 на стр..215), по [2], (табл.6.7 на стр. 158), выбираются стандартные аппараты.