- •2.3. Расчет расходов жидкости и пара
- •2.4. Тепловой расчет
- •2.5. Расчет расходов греющего пара и охлаждающей воды
- •2.6. Расчет физических параметров компонентов смеси
- •2.7. Расчет максимальной скорости пара в колонне
- •2.8. Определение диаметра аппарата
- •2.9. Расчет гидравлического сопротивления клапанной тарелки
- •2.10. Расчет межтарельчатого уноса жидкости
- •2.11. Проверка работоспособности клапанных тарелок
- •2.12. Расчет числа реальных тарелок
- •3. Расчет кожухотрубчатого холодильника
- •3.1. Тепловой расчёт
- •3.2. Гидравлический расчет теплообменного аппарата
- •4. Заключение
Средние мольные массы и плотности пара:
а) для верхней секции:
По формуле определяем среднюю плотность пара в А секции:
.
б) для нижней секции
,
.
Рассчитываются плотности жидкой фазы на верхней тарелке и в кубе:
,
а) ,
б) .
Средняя плотность жидкости в колонне:
.
2.3. Расчет расходов жидкости и пара
Расчет расходов жидкости и пара в колонне по секциям
а) расход жидкости в А секции:
расход пара
б) расход жидкости в Б секции:
,
расход пара
.
2.4. Тепловой расчет
Из табл. 4 [1] приложения при температуре дистиллята tD находится теплота конденсации компонентов смеси r1, r2:
r1=378,29 кДж/кг,
r2=394,17 кДж/кг.
Рассчитывается теплота конденсата смеси
rD= Х2 ×r1+(1-X2) ×r2=0,95∙378,29+(1-0,95)∙ 394,17=379,08 кДж/кг.
Находится расход тепла, отдаваемого охлаждающей воде в дефлегматоре-конденсаторе:
QD= GПА × rD /3600=36320,21∙379,08∙103/3600=3824518,11 Вт.
При соответствующих температурах, находятся теплоемкости компонентов смеси Дж/(кг∙град) (табл. 5 приложения) [1].
СF1=2,06 Дж/кг∙град,
СF2=2,12 Дж/кг∙град.
СD1=1,98 Дж/кг∙град,
СD2=2,02 Дж/кг∙град.
СW1=2,09 Дж/кг∙град,
СW2=2,14 Дж/кг∙град.
Вычисляется теплоемкость смеси в жидкой фазе:
СF=С1∙Х+С2×(1-Х)= 2060∙0,18+2120∙0,72=2109,2 Дж/кг∙град,
СD=С1∙Х+С2×(1-Х)= 1980∙0,95+2020∙0,05=1948 Дж/кг∙град,
СW=С1∙Х+С2×(1-Х)= 2090∙0,025+2140∙0,975=2138,7 Дж/кг∙град,
где С1, С2 – теплоемкости 1-го и 2-го компонентов смеси, ккал/(кг×град); Х – концентрация 1-го компонента в жидкой фазе, мас. доли.
Рассчитывается количество тепла, получаемого в кубе-испарителе от греющего пара (из уравнения материального баланса ректификационной колонны)
Qk=QD+GD×CD×tD+GW×CW×tW–GF×CF×tF+Qпот=1,03∙(3824518,11+(2513,51∙1948∙
81,42+12486,49∙2138,7∙109,6-15000∙2109,2∙103,16)/3600)= 3956,47 Вт,
где СD, CW, CF - теплоемкость дистиллята, кубового остатка и исходной смеси соответственно при температурах tD, tW, tF, определяемых по t-x,y – диаграмме; Qпот. – потери тепла (принимаются равными 3% от полезно затрачиваемого тепла).
Определяется, расход тепла, отдаваемого охлаждающей воде в водяном холодильнике дистиллята
Q¢D=GD×C¢D×(tD –tDкон)/3600=2513,51∙1,858∙(81,42–53,21)/3600=36,59 кВт,
где С¢D – удельная теплоемкость дистиллята при средней температуре
°С,
tD, кон – конечная температура дистиллята на выходе из холодильника, °С.
Определяется расход тепла в подогревателе исходной смеси:
Q¢F=1,05×GF×C¢F×(tF–tF,нач.)/3600=
=1,05∙15000∙1,919∙(103,16-16)/3600=714,97 кВт,
где С¢F - удельная теплоемкость исходной смеси при средней температуре:
.
Рассчитывается расход тепла, отдаваемого охлаждающей воде в водяном холодильнике кубового остатка
Q¢W=GW×C¢W×(tW–tW,кон)/3600=12486,5∙1,962∙(109,6-25)/3600=575,71 кВт,
где С¢W – удельная теплоемкость кубового остатка при средней температуре
= °С,
где tW,кон. – конечная температура кубового остатка в холодильнике.
2.5. Расчет расходов греющего пара и охлаждающей воды
Теплота конденсации греющего водяного пара rг.п=2171 кДж/кг.
Рассчитывается расход греющего водяного пара заданного давления:
а) в кубе испарителя:
Gг.п..1 = = ,
б) в подогревателе исходной смеси:
Gг.п. 2 = = .
Находится расход охлаждающей воды:
а) в дефлегматоре:
VB.1 = ,
где rВ – плотность воды при 50С; tкон – tнач = 5°С;
б) в водяном холодильнике дистиллята:
VB.2 = ,
в) в водяном холодильнике кубового остатка:
VB.3 = м3/с.
Определяется общая потребность греющего пара и охлаждающей воды для работы ректификационной установки:
а) расход греющего пара:
Gг.п. = 3600 × (Gг.п.1 + Gг.п.2) = 3600 ∙ (1,822+0,329) = 7743,6 кг/ч;
б) расход охлаждающей воды при нагреве на 5°С:
VB = 3600 × (VB.1 + VB.2 + VB.3) =
=3600 ∙ (0,182 + 0,00174 + 0,0274) = 760,1 м3/ч.
Расходы греющего пара и охлаждающей воды необходимы для расчета теплообменных аппаратов ректификационной установки.