- •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
2.7 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 |