2.7 Гидравлический расчет колонны

Гидравлическое сопротивление тарелки:

, (2.39)

где - скорость пара в отверстиях тарелки ;

- поверхностное натяжение жидкости:

для верхней части колонны из [4] при ,

для нижней части колонны из [4] при ;

- плотность пара ;

- плотность жидкости:

для верней части колонны ,

для нижней части колонны ;

- высота сливного порога ;

- диаметр отверстий ;

- толщина тарелки ;

- отношение массовых расходов жидкости и пара:

для верхней части колонны

(2.40)

(2.41)

(2.42)

для нижней части колонны

(2.43)

(2.44)

(2.45)

Гидравлическое сопротивление тарелки в верхней части колонны:

Гидравлическое сопротивление тарелки в нижней части колонны:

Среднее гидравлическое сопротивление тарелки:

(2.46)

.

Полное гидравлическое сопротивление колонны:

, (2.47)

где - число тарелок в верхней и нижней части колонны .

.

Проверим достаточность применяемого расстояния между тарелками:

, (2.48)

где - средняя плотность жидкости по колонне .

.

Это меньше принятого для расчёта расстояния между тарелками.

2.8 Тепловой баланс колонны

По фазовой диаграмме находим температуру кипения исходной смеси:

.

Температура кипения дистиллята:

.

Температура кипения остатка:

Приход тепла:

Количество тепла, вносимое начальной смесью:

, (2.49)

где - удельные теплоемкости метилового спирта и воды при , из [4]

.

.

Теплота, вносимая с флегмой:

, (2.50)

где - удельные теплоемкости метилового спирта и воды при , из [4]

.

.

Количество тепла, вносимое в колонну греющим паром:

, (2.51)

где – энтальпии водяного пара и его конденсата при атмосферном давлении, из [4] ;

– расход греющего пара.

Расход тепла:

Тепло, уносимое парами, поднимающимися с верхней тарелки в дефлегматор:

, (2.51)

где - скрытая удельная теплота парообразования метилового спирта и воды при , по [4] .

.

Тепло, уносимое кубовыми остатками:

, (2.52)

где - удельные теплоемкости метилового спирта и воды при , из [4]

.

.

Потери в окружающую среду принимаем от всех потерь теплоты.

(2.53)

.

Уравнение теплового баланса для колонны:

(2.54)

.

Расход греющего пара:

(2.55)

.

Сведем тепловой баланс колонны в таблицу 2.2:

Таблица 2.2 – Тепловой баланс ректификационной колонны.

Статьи баланса	Обозначение	кДж/с	кДж/ч	%
Приход тепла
со свежей смесью		88029	316904400	53,27
с флегмой		6724,12	24206832	4,07
с паром		70494,68	253780848	42,66
ИТОГО		165247,8	594892080	100
Расход тепла
в дефлегматор		61046,12	219766032	36,94
с кубовыми остатками		87676,89	315636804	53,06
в окружающую среду		16524,79	59489244	10
ИТОГО		165247,8	594892080	100