Определение скорости пара и диаметра колонны
Определим среднюю концентрацию жидкости в верхней части колонны по следующему уравнению
Определим среднюю концентрацию жидкости в нижней части колонны по следующему уравнению
Рассчитаем среднюю концентрацию пара для верхней части колонны по уравнению (8)
Рассчитаем среднюю концентрацию пара для нижней части колонны по уравнению (9)
Средние температуры пара определяем по диаграмме равновесия в координатах t –х, y для исходной смеси хлороформ – бензол при атмосферном давлении(ПРИЛОЖЕНИЕ Б):
при 
=74˚С;
при 
.
Среднюю мольную массу пара в верхней части колонны найдём по
следующей формуле
Среднюю мольную массу пара в нижней части колонны найдём по следующей формуле
Определим среднюю плотность пара в верхней части колонны по следующей формуле
где 
- температура при н.у., К;
- средняя температура в верхней части колонны, К.
Определим среднюю плотность пара в нижней части колонны по следующей формуле
где 
- средняя температура в нижней части колонны, К.
Найдём среднюю плотность пара в колонне по следующей формуле
Температура вверху колонны при 
равняется 
а в кубе-испарителе при 
она равна 80,5 
(ПРИЛОЖЕНИЕ Б).
Плотности исходных веществ представлены в таблице (ПРИЛОЖЕНИЕ Г). С помощью интерполяции найдем плотности веществ. Плотность жидкого хлороформа при 64 равняется 1411 
, а жидкого бензола при 80,5 
она равна 815 .
|
|
|
Плотности жидких хлороформа и бензола близки, поэтому принимаем среднюю плотность жидкости в колонне:
По данным каталога-справочника «Колонные аппараты» принимаем расстояние между тарелками h=300 мм[6].
Определим скорость пара в колонне по уравнению
(17)
где С=0,32 - коэффициент, зависящий от конструкции тарелок, расстояния
между тарелками, рабочего давления в колонне, нагрузки колонны по
жидкости.
Объемный расход, проходящего через колонну пара при средней температуре в колонне найдём по следующей формуле
(18)
где 
- средняя температура в колонне, . Её найдём по следующей формуле
- мольная масса дистиллята, 
. Её определим по следующей формуле
Диаметр колонны рассчитаем по следующей формуле
По каталогу-справочнику «Колонные аппараты» принимаем D = 1800мм[6].
Скорость пара в колонне найдём по следующей формуле
Гидравлический расчёт тарелок
Принимаем следующие значения ситчатой тарелки: диаметр отверстия 
= 4 мм, высота сливной перегородки 
= 40 мм, свободное сечение тарелки (суммарная площадь отверстий) 8% от общей площади тарелки.
|
|
|
Площадь, занимаемая двумя сегментными переливными стаканами, составляет 20% от общей площади тарелки.
Рассчитаем гидравлическое сопротивление тарелки в верхней и нижней части колонны по следующему уравнению
(23)
Гидравлическое сопротивление сухой тарелки в верхней части колонны определим по следующей формуле
где 
- коэффициент сопротивления тарелок со свободным сечением
8%;
– скорость пара в отверстиях тарелки,м/с.
Сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения в верхней части колонны найдём по следующей формуле
где – диаметр отверстий тарелки, м;
σ– поверхностноенатяжение жидкости при средней температурев
верхней части колонны, определяется с помощью интерполяции в соответствии с таблицей (ПРИЛОЖЕНИЕ Д).
Таблица 2 - Поверхностное натяжение хлороформа и бензола в зависимости от температуры
| Вещество | Поверхностное натяжение | |||
| 60
| 74
| 79
| 100
| |
| Хлороформ | 21,7 | 19,81 | 19,14 | 16,3 |
| Бензол | 23,7 | 22,02 | 21,42 | 18,8 |
| Ср.зн. | 22,7 | 20,92 | 20,28 | 17,55 |
, Н/м
Сопротивление парожидкостного слоя на тарелке в верхней части колонны найдём по следующей формуле
(27)
|
|
|
где 
- высота парожидкостного слоя, м.
, (28)
где 
h -высота слоя над сливной перегородкой, м.
где 
- объёмный расход жидкости, 
;
П- периметр сливной перегородки, м;
- отношение плотности парожидкостного слоя (пены) к
плотности жидкости.
Объемный расход жидкости в верхней части колонны найдём по следующей формуле
где 
- средняя мольная масса жидкости в верхней части колонны, 
(31)
Периметр сливной перегородки находим, решая систему уравнений
(32)
где R = 0,9 м – радиус тарелки;
– приближённое значение площади сегмента.
Решая систему уравнений, получим: П = 1,32 м; b = 0,289 м.
Найдём высоту слоя над сливной перегородкой в верхней части колонны по формуле 
Высоту парожидкостного слоя в верхней части колонны рассчитаем по формуле (28)
Сопротивление парожидкостного слоя в верхней части колонны
рассчитаем по формуле (27)
Общее гидравлическое сопротивление тарелки в верхней части найдём по уравнению (23)
Гидравлическое сопротивление сухой тарелки в нижней части колонны найдём по формуле (24)
|
|
|
Сопротивление, обусловленное силами поверхностного, натяжения в нижней части колонны найдём по формуле (26)
Объёмный расход жидкости в нижней части колонны найдём по следующей формуле
где 
- мольная масса исходной смеси,
-средняя мольная масса жидкости в нижней части колонны,
(35)
Высоту слоя над сливной перегородкой в нижней части колонны определим по формуле
Высоту парожидкостного слоя в нижней части колонны найдём по формуле (28)
Сопротивление парожидкостного слоя на тарелке в нижней части колонны найдём по формуле (27)
Общее гидравлическое сопротивление тарелки в нижней части колонны найдём по уравнению (23)
Проверим, соблюдается ли при расстоянии между тарелками 
необходимое для нормальной работы тарелок условие
Для тарелок нижней части колонны, у которых гидравлическое сопротивление больше, чем у тарелок верхней части
Следовательно, вышеуказанное условие соблюдается.
Проверим равномерность работы тарелок - рассчитаем минимальную скорость пара в отверстиях 
, достаточную для того, чтобы ситчатая тарелка работала всеми отверстиями по следующей формуле
Рассчитанная скорость 
больше, чем 
; следовательно, тарелки будут работать всеми отверстиями.
Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 1210; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!