Расчет потоков дистиллята и кубового остатка

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 6Следующая ⇒

По правилу рычага второго рода:

П(а₂ – а₀) = w₁(a₁ – a₀)

w₁ = 5000 кг/ч = 1,389 кг/с

По правилу рычага второго рода:

Проверка:

Проверка по материальному балансу

Определение потоков жидкой и паровой фазы для отгонной и укрепляющей частей колонны

Укрепляющая часть

Поток жидкой фазы

Поток паровой фазы

Отгонная часть

Поток жидкой фазы

Поток паровой фазы

Определение внутренних материальных потоков в колонне

При известном потоковом флегмовом числе поток пара:

Поток флегмы (в случае ее подачи при температуре кипения) в укрепляющй колонне:

Расчет верхнего диаметра колонны

r_a=751 кг/м³

r_B=981- кг/м³

кг/м³

r_a=735 кг/м³

r_B=972- кг/м³

кг/м³

r_a=711кг/м³

r_B=960 кг/м³

кг/м³

Определение геометрических размеров колонны

Расстояние между тарелками принимаем равным 0,4 м, с=0,050 (3, с. 1033)

Верх колонны

T₂=t₂+273.15=64.6+272.15=337.75 K

Плотность пара

Низ колонны

Плотность пара

Принимаем ближайший больший диаметр:

D =1200 мм

Пересчет скорости пара:

Расчет действительной предельной скорости пара для отгонной и укрепляющей частей колонны

Высота аппрата

Высота колонны

Н_Г=(n_общ-1)*h=0.4*(36-1)=14 м

[15, стр. 11]

Колонные аппараты с тарелками типа ТСН-II

Н_Н=0,8 м высота сепарационной части

Н_В=2,0 м высота кубовой части

Н_К=14+2,0+0,8=16,8 м

Расчет гидравлического сопротивления колонны

Гидравлическое сопротивление одной тарелки:

Δp = Δp_c + Δp_σ + Δp_ж [Па], где

1)Δp_c – потеря напора пара на преодоление местных сопротивлений на сухой тарелке.

Δp_c = ξρ_пw₀²/2

ξ = 1,85 (16, с. 34) – для ситчатых тарелок.

Для верхней части колонны:

Δp_c^в =1,85*1,048²_*1,135/2=1,15

Для нижней части колонны:

Δp_c^н =1,85*1,599²_*0,583/2=1,38

2) Δp_σ – сопротивление, вызываемое силами поверхностного натяжения.

Δp_σ = 4σ/d_э, где

d_э = 0,028 мм (16, с. 27)

σ^в = 18,90 дин/см (2, с. 526, табл. XXIV)

σ^н = 59,03 дин/см (2, с. 526, табл. XXIV)

Δp_σ^в = 4*18,90/28=2,70 Па

Δp_σ ^н= 4*59,03/28=8,4 Па

3) Δp_ж – статическое сопротивление слоя жидкости на тарелке.

Δp_ж = K_Аh_жρ_жg, где

K_А=0,6 – коэффициент фэрации жидкости или относительная плотность парожидкостной смеси (6, с. 26)

h_ж = h_w + h_wo – высота слоя жидкости на тарелке, где

h_w – 0,04 м (6, с. 26) высота перегородки

h_wo = 0,0029w_в^2/3 м – напор жидкости надо сливной перегородкой

w_в = w_R/B – [м/м³ч] плотность орошения через сливную планку

В = 815 мм – (5, с. 618, табл. 24.11) длинна сливной перегородки

Для верха колонны:

w_R = ПR/ρ_ж =3600*1,312*0,484/752=3,04 м³/ч

w_в =3,04/0,815=3,73 м/м³ч

h_wo = 0,0029*3,73^2/3 = 0,007 м

h_ж = h_w+h_wo = 0,040+0,007 =0,047 м

Δp_ж = 0,6∙0,047∙752∙9,81 = 208 Па

Для низа колонны:

w_R = ПR+w₁/ρ_ж = 3600∙(1,312∙0,484+1,39)/958 = 7,61 м³/ч

w_в = 7,61/0,815 = 9,33 м/м³ч

h_wo = 0,0029∙9,33^/3 = 0,0150 м

h_ж = h_w+h_wo = 0,040+0,013 = 0,053 м

Δp_ж = 0,60∙0,053∙958*9,81 =298 Па

Полное гидравлическое сопротивление одной тарелки для верха колонны:

Δp^в = 1,15+2,7+208=212 Па

Для низа колонны:

Δp^н =1,38+8,43+298=308 Па

Полное гидравлическое сопротивление колонны:

Δp = 212*25+308*11=8681 Па

Расчет тепловой аппаратуры

Расчет кубового кипятильника

1)Расчет Q_кип

Q_кип = w₀C₀t₀- w₁C₁t₁+П(Rr_д+i_п)

С = С_ацa + С_б (1-а)

По номограмме: [1. Стр. 562]

Температура	А кДж/кг*К	В кДж/кг*К
t₀=99,2^◦C	2,72	4,22
t₁=80,3^◦C	2,85	4,20
t₂=64,6^◦C	2,98	4,18

С₀ =2,72*0,005+4,22(1-0,005)=4,21 кДж/кг∙С

С₁ =2,85*0,35+4,20(1-0,35)=3,72 кДж/кг∙С

С₂ =2,98*0,995+4,18(1-0,995)=2,98 кДж/кг∙С

r_д = r_аца₂ + r_б (1- а₂)

r_а =1100 кДж/кг (2, с. 541, табл. XLV)

r_в= 2348 кДж/кг (2, с. 541, табл. XLV)

r_д = 1100*0,995+2348(1-0,995)=1106 кДж/кг

i_п = С₂t₂+r_д =1106+4,21*64,6=1299 кДж/кг

Q_кип = 0,905*4,21*99,2-1,389*3,725*80,3+0,484(1,31*1106+1299)=1294 кВт

2)Расчет расхода греющего пара в кипятильнике:

Р_гр= 0,6 МПа

Tн=158,6 ⁰С

r_конд =2070 кДж/кг (2, с. 549, табл. LVII)

D_гр =1294/2070 =0,625 кг/с

t_гр= 158,6 С

t, C

3)Расчет коэффициента теплопередачи

Δt = t_гп – t₀ = 158,6-99,2 = 59,4 C

t₀ = 99,2 C

Коэффициент теплопередачи от

конденсирующегося пара к жидкости:

Для водяного пара:

где H — высота труб

с = 0,943 — для вертикальных теплообменников

(8, с.149)

	T= 158,6 °С
теплопроводность конденсата Вт/(м*К)	0,682
плотность конденсата кг/м³	908
вязкость конденсата 10–6Па*с	169
теплота парообразования r кДж/кг	2087