Курсовая работа по дисциплине ОПД.09 Процессы и аппараты Расчет ректификационной колонны (стр. 3 )

Рассчитаем среднюю концентрацию пара в нижней 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 – x, y для исходной смеси метиловый спирт – этиловый спирт при атмосферном давлении, представленной в Приложении Б

при  0C

при 0C

       Определим среднюю мольную массу пара в нижней части колонны

(12)

Определим среднюю мольную массу пара в нижней части колонны

(13)

Определим среднюю плотность пара в верхней части колонны

(14)

где Т0 – температура при н. у., К;

  – средняя температура в верхней части колонны, К.

Определим среднюю плотность пара в нижней части колонны

(15)

Определим среднюю плотность пара в колоне

(16)

Температура вверху колонны при XD = 0,979 равняется 65 0С, а в кубе – испарителе при ХW = 0,084 равна 76,3 0С по

Плотность метилового спирта при 65 0С  , а этилового спирта при 76,3 0С [5, табл. IV].

Найдем среднюю плотность жидкости в колонне

(17)

По данным каталога – справочника «Колонные аппараты» принимаем расстояние между тарелками h = 300 мм [4].

Для ситчатых тарелок по графику находим С = 0,032 [5, рис.7.2].

Найдем среднюю скорость пара в колонне

(18)

где С – коэффициент, зависящий от конструкций тарелок, расстоянии между тарелками, рабочего давления в колонне, нагрузки колонны по жидкости.

Найдем объемный расход проходящего через колонну пара при средней температуре в колонне

(19)

где – мольная масса дистиллята, равная

(20)

Полученные результаты подставим в формулу (19)

Определим диаметр колонны

(21)

По каталогу – справочнику «Колонные аппараты» берем D = 2400 мм [4].

Найдем скорость пара

(22)

2.4 Гидравлический расчет тарелок

Примем следующие размеры ситчатой тарелки: диаметр отверстий  d0=4 мм, высота сливной перегородки hп = 40 мм. Свободное сечение тарелки (суммарная площадь отверстий) 8 % от общей площади тарелки. Площадь, занимаемая двумя сигментными переливными стаканами, составляет 20%  от обще площади тарелки.

Рассчитаем гидравлическое сопротивление тарелки в верхней и в нижней части колонны

(23)

Проведем расчет верхней части колоны.

Гидравлическое сопротивление сухой тарелки

(24)

где ж = 1,82 – коэффициент сопротивления неорошаемых ситчатых тарелок со свободным сечением 7 – 10 %;

  средняя плотность пара в верхней части колонны;

  – скорость пара в отверстиях тарелки.

Полученное значение подставим в формулу (24)

Сопротивление обусловленное силами поверхностного натяжения

(25)

где – поверхностное натяжение смеси жидкости при средней температуре в верхней части колонны 68,8 0С [5, табл. XXIV];

  d0 – диаметр отверстий тарелки.

Сопротивление парожидкостного слоя на тарелке

(26)

где высота парожидкостного слоя на тарелке.

(27)

где ∆h – высота парожидкостного слоя над сливной перегородкой [5,рис. 7.18].

Рассчитаем высоту слоя над сливной перегородкой

(28)

где  VЖ – объемный расход жидкости, м3/с;

  П – периметр сливной перегородки, м;

  k = 0,5 – отношение плотности парожидкостного слоя (пены) к плотности жидкости.