Гидравлический расчет колонны
Гидравлическое сопротивление сухой тарелки
(45)
где j = 0,10 – относительное свободное сечение тарелки;
x = 1,5 – коэффициент сопротивления тарелки (Приложение Е).
· нижняя часть:
· верхняя часть:
Гидравлическое сопротивление обусловленное силами поверхностного натяжения
(46),
где sА = 0,017 Н/м - поверхностное натяжение этанола;
sВ = 0,059 Н/м – поверхностное натяжение воды.
(47)
где dэ = 0,005 м – диаметр отверстий.
Гидравлическое сопротивление газожидкостного слоя
(48)
где h0 –высота светлого слоя жидкости на тарелке.
(49)
где q = L/rП – удельный расход жидкости;
П = 0,57 м – периметр сливного устройства;
hП = 0,03 м – высота сливного порога;
wт = wпSк/Sт – скорость пара отнесенная к рабочей площади тарелки;
sв = 0,059 Н/м – поверхностное натяжение воды
m – показатель степени m = 0,05 – 4,6hп = 0,05 – 4,6×0,03 = – 0,088
· нижняя часть:
· верхняя часть:
Полное сопротивление тарелки
(50)
Суммарное гидравлическое сопротивление рабочей части колонны
Тепловой расчет колонны
Расход теплоты отдаваемой воде в дефлегматоре
(51)
где rр – теплота конденсации флегмы
(52)
|
|
|
где rA = 882 кДж/кг – теплота конденсации этанола, кДж/кг
rв = 2500 кДж/кг–теплота конденсации воды, кДж/кг
В качестве охлаждаемого агента принимаем воду с начальной температурой 20°С, и конечной 30°С, тогда средняя разность температур составит:
(53)
Ориентировочное значение коэффициента теплопередачи:
тогда требуемая поверхность теплообмена
(54)
Принимаем стандартный кожухотрубчатый конденсатор с диаметром кожуха 600 мм и длиной труб 4 м, для которого поверхность теплообмена равна 63 м2 (Приложение Д).
Расход охлаждающей воды
(55)
Расход теплоты в кубе испарителе
(56)
где ср – теплоемкость дистиллята, кДж/(кг×К); сw – теплоемкость кубового остатка, кДж/(кг×К); сF– теплоемкость исходной смеси, кДж/(кг×К); 1,03 – коэффициент, учитывающий потери в окружающую среду.
; (57)
где сА – теплоемкость этилового спирта, кДж/(кг °C) (Приложение Г);
сВ – теплоемкость воды, кДж/(кг °C) (Приложение Г).
Аналогично находим
Расход греющего пара
Принимаем пар с давлением 0,3 МПа, для которого теплота конденсации
r = 2171 кДж/кг, тогда
|
|
|
(58)
Gп = 1362,52 / 2171 = 0,63 кг/c
Средняя разность температур в кубе испарителе
(59)
Ориентировочное значение коэффициента теплопередачи
К = 300 Вт/(м2×К), тогда требуемая поверхность теплообмена.
(60)
Принимаем стандартный кожухотрубчатый теплообменник с диаметром кожуха 600 мм и длиной труб 4 м, для которого поверхность теплообмена равна 75 м2 (Приложение Д).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной курсовой работе рассмотрены основы процесса ректификации, классификация ректификационных колонн по конструкции внутреннего устройства, по периодичности действия и по способу организации движения потоков контактирующих фаз. Кроме того, представлены основные требования по выбору того или иного типа колонны. Согласно заданию на курсовую работу, в котором указаны компоненты бинарной смеси: этанол-вода, выбрана колонна с ситчатыми тарелками, и проведен её расчет по исходным данным, указанным в задании. Выполнен материальный и тепловой балансы.
Для расчетов была выбрана колонна с ситчатыми тарелками, так как они наилучшим образом подходят для проведения разделения незагрязненных жидкостей с постоянной нагрузкой.
|
|
|
Для повышения эффективности работы колонн с ситчатыми тарелками можно порекомендовать:
· соотношение между диаметром отверстий и шагом принять равным 3,6;
· толщину тарелок по возможности уменьшить;
· высота сливного порога при средних и больших скоростях пара в свободном сечении колонны (0.7-1,0 м/с) должна быть не менее 40-50 мм (до75); при малых скоростях пара высота сливного порога не оказывает влияния на эффективность работы тарелки;
· расстояние между тарелками более 150-200 мм не оказывает существенного влияния на эффективность массообмена при условии отсутствия пены; на участках колонны, где образуется большое количество пены, расстояние между тарелками следует увеличивать;
· в колоннах большого диаметра нужно устанавливать тарелки с наклоном в сторону слива, равным 1:45;
· свободное сечение тарелок брать в пределах 7-15%.
Дата добавления: 2020-04-08; просмотров: 417; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!