Определение числа тарелок и высоты колонны
Нанесём на диаграмму 
(ПРИЛОЖЕНИЕ В) рабочие линии верхней и нижней части колонны и найдём число ступеней изменения концентрации 
. В верхней части колонны 
, всего - 36 ступеней.
Число тарелок рассчитаем по следующему уравнению
где 
- число ступеней в верхней или нижней части колонны, определяемое
по диаграмме (ПРИЛОЖЕНИЕ В);
- средний КПД тарелок.
Найдём коэффициент относительной летучести разделяемых компонентов по следующей формуле
где 
-давлениянасыщенного пара хлороформа и бензола
соответственно при средней температуре в колонне равной 77 
, сПа
[2, рис. XIV,с.565].
Найдём динамический коэффициент вязкости исходной смеси. Его найдём по следующей формуле
где 
- динамические коэффициенты вязкости соответственно
хлороформа и бензола, взятые при средней температуре в
колонне 77 
сПа [2, табл. IX, с.516-517].
Тогда
По графику [2, рис. 7.4, с. 323] находим 
Длину пути жидкости на тарелке [2, рис. 7.18, с. 354] найдём по следующей формуле
где 
- 
Средний КПД тарелок найдём по следующему уравнению
где 
- значение поправки на длину волны, найденное по графику
[2, рис. 7.5, с. 324].
Для сравнения рассчитаем средний КПД тарелки по следующей критериальной формуле, полученной путём статической обработки многочисленных опытных данных для колпачковых и ситчатых тарелок
(43)
где 
безразмерные комплексы, найдём их по следующим формулам
где 
- скорость пара в колонне, м/с;
- относительная площадь свободного сечения тарелки;
- высота сливной перегородки, м;
- плотности пара и жидкости, кг/ 
;
- поверхностное натяжение жидкости питания; Н/м. Его определим по
следующей формуле
- коэффициент диффузии легколетучего компонента в исходной
смеси, определяемый по следующей формуле
где 
- коэффициент;
- динамический коэффициент вязкости исходной смеси, сПа;
- мольная масса исходной смеси, 
;
- скорость, 
;
- средняя температура в колонне, К.
Рассчитаем безразмерные комплексы по формулам 
Рассчитаем средний КПД тарелки по формуле (43)
что близко к найденному значению 
Число тарелок в верхней части колонны найдём по уравнению (38)
Число тарелок в нижней части колонны найдём по уравнению (39)
Общее число тарелок 
, из них в верхней части колонны 16 тарелок и 49 тарелок в нижней части колонны.
Высоту тарельчатой части колонны рассчитаем по следующему уравнению
Общее гидравлическое сопротивление тарелок найдём по следующей формуле
где 
и 
- общее гидравлическое сопротивление тарелки в верхней и нижней части колонны соответственно, Па.
Тепловой расчёт установки
Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в дефлегматоре-конденсаторе, найдём по следующему уравнению
где 
- удельная теплота конденсации исходной смеси, Дж/кг.
Её рассчитаем по следующей формуле
где 
и 
- удельные теплоты конденсации хлороформа и бензола
соответственно при 64 
[2, табл. XLV, с. 541-542].
Расход теплоты, получаемой в кубе- испарителе от греющего пара, найдём по следующему уравнению
где 
приняты в размере 3% от полезно затрачиваемой теплоты;
, 
, 
- удельные теплоёмкости взяты соответственно при
[2, рис XI, с. 562];
– температура кипения исходной смеси определена по диаграмме
(ПРИЛОЖЕНИЕ А).
Расход теплоты в паровом подогревателе исходной смеси рассчитаем по следующей формуле
где приняты в размере 5% от полезно затрачиваемой теплоты;
- удельная теплоёмкость исходной смеси, Дж/кг 
К - взята при средней
температуре (76,5+18)/2 
[рис XI, с. 562, 2].
Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в водяном холодильнике дистиллята, рассчитаем по следующей формуле
где -удельная теплоёмкость дистиллята, 
- взята при средней
температуре (64+25)/2=44,5 [2, рис XI, с. 562].
Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в водяном холодильнике кубового остатка, рассчитаем по следующей формуле
где - удельная теплоёмкость кубового остатка, 
- взята при
средней температуре (80,5+25)/2=52,8 [2, рис XI, с. 562].
Расход греющего пара, имеющего давление 
и влажность 5%, в кубе-испарителе найдём по следующей формуле
где 
- 
, Дж/кг.
Расход греющего пара, имеющего давление 
и влажность 5%, в подогревателе исходной смеси найдём по следующей формуле
Рассчитаем общий расход греющего пара
Расход охлаждающей воды при нагреве её на 20 в дефлегматоре рассчитаем по следующей формуле
Расход охлаждающей воды при нагреве её на 20 в водяном холодильнике дистиллята рассчитаем по следующей формуле
Расход охлаждающей воды при нагреве её на 20 в водяном холодильнике кубового остатка рассчитаем по следующей формуле
Рассчитаем общий расход охлаждающей воды
ЛИТЕРАТУРА
1 Александров И.А. - Ректификационные и абсорбционные аппараты. Методы расчёта и конструирования.- М.: Химия, 1971.- 296 с.
2 Павлов К. Ф., Романков П. Г., Носков А. А.- Примеры и задачи по курсу ПАХТ.- Л.: Химия, 1987.- 576 с.
3 Касаткин А. Г. - Основные процессы и аппараты химической технологии: Госхимиздата, 1961.- 832 с.
4 Дытнерский Ю. И. – Процессы и аппараты химической технологии. Изд. 2-е. В 2-х кн. Часть 2. Массообменные процессы и аппараты.- М.: Химия, 1995.-368с.
5 Панов А.К., Ильина Т.Ф., Фетисова И.Н.- Методические указания к расчёту бинарной ректификации.- Уфа: Издательство УГНТУ, 1992.- 24 с.
6 Каталог. Колонные аппараты. Изд. 2-е, ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ. М.: 1978.- 31 с.
7 Куликов В.П. - Стандарты инженерной графики: учебное пособие.-М.: ФОРУМ, 2011.-240 с.
8 Кувшинский М.Н., Соболева А.П.- Курсовое проектирование по предмету «Процессы и аппараты химической промышленности».- М.: 1980.-223с.
9 Баранов Д. А.- Процессы и аппараты.- М.: Академия, 2004. -304с.
10 http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/3870.html
11 http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_chemistry/3924
12 http://enc-dic.com/enc_chemistry/Rektifikacija-3031
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Диаграмма равновесия в координатах 
для исходной смеси хлороформ- бензол при атмосферном давлении.
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
Диаграмма равновесия в координатах 
для смеси хлороформ - бензол.
ПРИЛОЖЕНИЕ В
Диаграмма определения числа ступеней изменения концентраций для бинарной смеси хлороформ - бензол.
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 1137; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!