2.5. Гидравлическое сопротивление тарелок колонны.

Гидравлическое сопротивление насадки находят по уравнению

Гидравлическое сопротивление сухой насадки рассчитаем по уравнению :

где  - коэффициент сопротивления сухой насадки, зависящий от режима движения газа в насадке.

Критерий Рейнольдса для газа в верхней и нижней частях колонны соответственно равен:

Следовательно, режим движения турбулентный.

Для турбулентного режима коэффициент сопротивления сухой насадки в виде беспорядочно засыпанных колец Рашига находят по уравнению

Для верхней и нижней частей колонны соответственно получим:

Гидравлическое сопротивление сухой насадки в верхней и нижней частях колонны равно:

Плотность орошения в верхней и нижней частях колонны определим по формулам:

Подставив численные значения, получим:

Гидравлическое сопротивление орошаемой насадки в верхней и нижней частях колонны:

Общее гидравлическое сопротивление орошаемой насадки в колонне:

Приведённый расчёт выполнен без учёта влияния на основные размеры ректификационной колонны ряда явлений (таких как неравномерность распределения жидкости при орошении, обратное перемешивание, тепловые эффекты и др.), что иногда может внести в расчёт существенные ошибки. Оценить влияние каждого из них можно, пользуясь рекомендациями,

приведёнными в соответствующей литературе.

3. Тепловой расчет.

1. Тепловая нагрузка дефлегматора

Q_д = Р ∙ (1 + R) ∙ r_д

Q_д = 0,35 ∙ (1 + 2,5) ∙ 951,755 ∙ 10³ = 1165900 Вт

2. Тепловая нагрузка кипятильника

Q_к = Q_д + Р ∙ С_р ∙ t_р + W ∙ C_w ∙ t_w – F ∙ C_F ∙ t_F + Q_пот

t_p = 78 ºC С_р = 3317,2 Дж/(кг∙К)

t_w = 98 ºC С_w = 4182,9 Дж/(кг∙К)

t_F = 85 ºC С_F = 4072,7Дж/(кг∙К)

Q_к = (11665900 + 0,35 ∙3317,2 ∙ 78 + 0,761 ∙4182,9 ∙ 98 – 1,11 ∙4072,7 ∙ 85)∙1,03 = =1539851 Вт

3. Тепловая нагрузка подогревателя

Q_п = F ∙ С ∙ (t_к – t _н)

С_{(этанол)} = 2704 Дж/(кг∙К)

С_(вода) = 4181 Дж/(кг∙К)

С = 0,3 ∙ 2704 + (1 – 0,3) ∙ 4181 = 3737,9 Дж/(кг∙К)

Q_п =1,11*3739,9*(85-20) = 269689

3. Тепловая нагрузка холодильника дистиллята

Q_хд = G ∙ С ∙ (t_н – t_к)

G = Р = 0,35 кг/с

С_{(этанол)} = 2694,82 Дж/(кг∙К)

С_(вода) = 4181 Дж/(кг∙К)

С = 0,93 ∙2694,82 + (1 – 0,93) ∙ 4181 = 2799 Дж/(кг∙К)

Q_хд = 0,35 ∙ 2799 ∙ (78 – 25) = 52215 Вт

3. Тепловая нагрузка холодильника кубового остатка

Q_хк = W ∙ С_w ∙ (t_н – t_к)

С_w =0,01*2802,55+0,99*4186= 4172,17

t_н = 98 ºC

t_к = 25 ºC

Q_хк = 0,761 ∙ 4172,17 ∙ (98 – 25) = 231776 Вт

4. Выбор материала аппаратуры

Выбор конструкционного материала основывается на его коррозионной стойкости и стоимости. Коррозия характеризуется проницаемостью П мм/год. Для большинства химических аппаратов проницаемость материала контактирующего с реакционной, коррозионной средой не превышает 0,1 мм/год, что характеризует его как коррозионно-стойкий.

Принимаем П  0,1 мм/год. Для смеси «этанол – вода» при любой концентрации и интервала рабочей температуры от 20⁰C до t_кип рекомендуются следующие конструкционные материалы контактирующие с агрессивной средой [6]:

• Сталь – 1X13, X17, OX17T, 1X17H2, X25T, X–28, 0X18H10T, X18H10T, 10X18H9TЛ, X17H13M2T

• Медь – М2, М2р, М3, М3р

• Латунь – Л-62, ЛС59-1, ЛЖМц59-1

• Алюминий – А8, А7, А6, А5

• Различные сплавы

В качестве прокладок рекомендуются фторопласт – 4 и поранит.

Для проектируемой ректификационной колонны выбираем следующие конструкционные материалы:

1. Материал деталей колонны, соприкасающихся с разделяемыми жидкостями – сталь X18H10T ГОСТ 5632 – 72. (коэффициент теплопроводности 16,4 Вт/(мК))

2. Материал остальных деталей – сталь Ст 3 ГОСТ 380 – 71.

3. Прокладочный материал фторопласт – 4.