![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Введение
- •1. Выбор и обоснование тепловой схемы установки
- •2. Тепловой и конструктивный расчет колонны
- •2.1 Материальный баланс колонны
- •2.2 Массовые концентрации низкокипящго компонента
- •2.3 Флегмовое число
- •2.4 Определение числа тарелок
- •2.5 Определение числа тарелок графическим путем
- •2.6 Конструктивный расчет колонны
- •2.7 Гидравлический расчет колонны
- •2.8 Тепловой баланс колонны
2.5 Определение числа тарелок графическим путем
Принимаем
На диаграмме
откладываем отрезок ОМ = В.
.
MD – рабочая линия укрепляющей части колонны.
Точку пересечения прямой MD
с прямой
(точка F) соединяем с точкой
W.
FW – рабочая линия исчерпывающей части колонны.
Число тарелок определяется следующим
построением. Для первой тарелки принимаем
.
По значению
находится
на кривой равновесия (рисунок 2.2)
значение концентрации
жидкости на первой тарелке. Для
на рабочей линии находится значение
паров поднимающихся со второй тарелки
и т.д., до тех пор, пока
не будет меньше
.
Число
ступенек на диаграмме будет равно числу
теоретических тарелок в колонне. По
этому методу теоретическое число тарелок
в колонне
.
Действительное число тарелок в колонне можно определить пользуясь понятием КПД тарелки по формуле:
,
(2.14)
где
– средний КПД тарелки, он лежит в пределах
0,2-0,9.
, (2.15)
где
- КПД исходной смеси, по готовому продукту
и по кубовому остатку. При их определении
можно пользоваться их зависимостью от
летучести
и вязкости
смеси, представленной в формуле:
. (2.16)
Летучесть смеси определяется по формуле:
. (2.17)
Вязкость смеси определяется по формуле:
(2.18)
Для исходной смеси
;
по [4] при температуре
вязкости
.
.
.
Для готового продукта
;
по [4] при температуре
вязкости
.
.
.
Для готового продукта
;
по [4] при температуре
вязкости
.
.
.
Средний КПД тарелки:
.
Зная КПД можно определить действительное число тарелок по (2.14):
.
В верхней части 9 тарелок, а в нижней 12.
2.6 Конструктивный расчет колонны
Для определения размеров колонны надо вычислить среднее значение основных параметров паровой смеси и жидкости в колонне. Количество стекающей жидкости в укрепляющей части колонны равно количеству флегмы:
(2.19)
кг/с.
Количество поднимающихся паров:
(2.20)
кг/с.
Количество стекающей жидкости исчерпывающей части колонны:
(2.21)
кг/с.
Средняя молекулярная доля пара в верхней (укрепляющей) части колонны:
(2.22)
.
Средняя молекулярная доля пара в нижней (исчерпывающей) части колонны:
(2.23)
.
Средняя молекулярная доля пара в колонне:
(2.24)
.
По фазовой t-x,y
диаграмме находим, что величина
соответствует температуре пара
.
Средняя плотность пара при этой
температуре и давлении
по уравнению состояния составляет:
, (2.25)
где R – универсальная
газовая постоянная, R=846;
Т – абсолютная температура кипения при
;
–
средняя молекулярная масса пара, имеющего
концентрацию
.
, (2.26)
где
–
молекулярная доля метилового спирта
при
,
,
.
;
.
Средняя плотность пара:
,
кг/м3.
Объёмный
расход пара:
(2.27)
м3/с.
Средняя молярная доля жидкости в верхней (укрепляющей) части колонны:
(2.28)
.
Плотность жидкости в верхней части колонны:
, (2.29)
где
–
плотности низкокипящего (метиловый
спирт) и высококипящего (вода) компонентов
при температуре жидкости, соответствующей
значению
.
По [4]
.
кг/м3.
Средняя молекулярная доля жидкости в нижней (исчерпывающей) части колонны:
(2.30)
.
Плотность жидкости в нижней части колонны:
(2.31)
.
По [4]
.
кг/м3.
Средняя плотность жидкости в колонне:
(2.32)
,
кг/м3.
Объемный
расход жидкости в нижней и верхней части
колонны:
(2.33)
,
м3/с;
,
м3/с.
Согласно указаниям [3] принимаем:
диаметр отверстий тарелок
мм;
толщина тарелки
мм;
шаг отверстий на тарелке
мм;
высота сливной планки 30 мм;
расстояние между тарелками
мм.
Отверстия размещаются на тарелке по шестиугольнику.
Скорость пара на тарелках:
, (2.34)
где
- коэффициент, зависящий от конструкции
тарелок, расстояния между тарелками,
рабочего давления в колоне. По [4] принимаем
.
м/с.
Площадь живого сечения отверстий:
, (2.35)
где
–
скорость пара в отверстиях, по [3] принимаем
6 м/с, тогда:
м2.
Площадь живого сечения колонны:
(2.36)
м2.
Диаметр колонны:
(2.37)
м.
Выбираем действительный диаметр колонны
из стандартного ряда
м. Тогда скорость пара:
м/с.
Расстояние между тарелками м, тогда общая активная высота колонны будет равна:
, (2.38)
где
- действительное число тарелок;
- расстояние между тарелками;
- высота кубовой части колонны, по [3]
принимаем
м;
- высота сепарационной части колонны,
по [3] принимаем
м.
м.