Файл: Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.01.2024
Просмотров: 160
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
3.1. Материальный баланс колонны и рабочее флегмовое число [8].
3.2 Скорость пара и диаметр колонны
3.4 Высота светлого слоя жидкости на тарелке и паросодержание барботажного слоя
3.5 Коэффициенты массопередачи и высота колонны
3.6 Гидравлическое сопротивление тарелок колонны
укдля других составов жидкости. Результаты расчета параметров, необходимых для построения кинетической линии, приведены ниже:
Таблица 2
Взяв отсюда значения х и ук, наносят на диаграмму x–y точки, по которым проводят кинетическую линию. Построением ступеней между рабочей и кинетической линиями в интервалах концентраций от
до
определяют число действительных тарелок для верхней (укрепляющей) части
и в интервалах от
до
– число действительных тарелок для нижней (исчерпывающей) части колонны
.
Рис.3.3. Определение числа действительных тарелок.
Общее число действительных тарелок:
Высоту тарельчатой ректификационной колонны определим по формуле:
где h – расстояние между тарелками, м;
,
– расстояние соответственно между верхней тарелкой и крышкой колонны и между днищем колонны и нижней тарелкой, м.
Гидравлическое сопротивление тарелок колонны
определяют по формуле:
где
и
– гидравлическое сопротивление тарелки соответственно верхней и нижней частей колонны, Па.
Полное гидравлическое сопротивление тарелки
складывается из трех слагаемых:
Гидравлическое сопротивление сухой (неорошаемой) тарелки:
Принимаем
, получим:
Гидравлическое сопротивление газожидкостного слоя (пены) на тарелках:
Гидравлическое сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения:
Тогда полное гидравлическое сопротивление одной тарелки:
Полное гидравлическое сопротивление тарелок:
Выбор материала производится исходя из условий работы аппарата. Так как среда агрессивная (вода – фталевый ангидрид), для данных условий ректификации подходит хромоникелевая сталь. Из хромоникелевых сталей наиболее широкое распространение для химического аппаратно- и машиностроения получили стали, содержащие 17-19% Cr и 8-10% Ni. По справочнику [9] выбираем для деталей колонны легированную сталь Х18Н10Т, скорость коррозии 0,1 мм/год. Данная сталь обладает наибольшей химической и коррозионной стойкостью при ее рабочих параметрах, обладает хорошей свариваемостью и допускает холодную и горячую механическую обработку, а также является недефицитной и устойчива во фталевом ангидриде любой концентрации при любой температуре до температуры кипения включительно [9].
4.2. Подбор штуцеров
Выбираем стальные фланцевые тонкостенные штуцера [10].
Внутренний диаметр трубопровода круглого сечения рассчитывается по формуле [8]:
где Q– объемный расход перекачиваемого вещества, м³/с;
– скорость вещества в трубопроводе, м³/с. Принимаем для жидкости
, для пара
[8].
Тогда:
Принимаем стандартный диаметр штуцера d=50 мм.
Для кубовой жидкости:
Откуда
Принимаем d=50 мм.
Для флегмы:
Тогда
Откуда
Принимаем d=20 мм.
Для пара:
где
.
Тогда
Принимаем d=250 мм.
Результаты сведены в таблицу:
Таблица 3
4.3. Подбор толщины стенки обечайки.
По каталогу [10] принимаем толщину стенки цилиндрической вальцованной обечайки с 8 мм.
4.4. Подбор стандартных эллиптических днища и крышки.
Таблица 2
Пара-метр | Нижняя часть колонны | Верхняя часть колонны | |||||
X | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 |
m | 1,6 | 1,17 | 0,85 | 0,68 | 0,48 | 0,343 | 0,2 |
![]() | 0,075075 | 0,079484 | 0,08311 | 0,08518 | 0,08775 | 0,08960 | 0,09162 |
![]() | 0,542724 | 0,574595 | 0,60085 | 0,61580 | 0,63437 | 0,64775 | 0,66233 |
![]() | 0,41884 | 0,43707 | 0,45166 | 0,45979 | 0,46973 | 0,47678 | 0,48436 |
B | 1,70192 | 1,36589 | 1,09613 | 0,94534 | 0,76081 | 0,62972 | 0,48863 |
![]() | 0,59704 | 0,58631 | 0,57543 | 0,56846 | 0,55908 | 0,55184 | 0,54352 |
![]() | 0,46951 | 0,49066 | 0,5052 | 0,51219 | 0,51946 | 0,52367 | 0,52724 |
![]() | 0,39834 | 0,41342 | 0,42369 | 0,42861 | 0,43368 | 0,43661 | 0,43908 |
![]() | 0,45 | 0,6 | 0,72 | 0,8 | 0,87 | 0,9 | 0,94 |
![](https://images.student-it.ru/files/267647/1051186_html_efe44848a7ca1728.gif)
![](/images/files/267647/1051186_html_bb8ae254176ffed4.gif)
![](/images/files/267647/1051186_html_20e21d80233b8aaa.gif)
![](https://images.student-it.ru/files/267647/1051186_html_dab459eaa8b9d9e.gif)
![](/images/files/267647/1051186_html_20e21d80233b8aaa.gif)
![](/images/files/267647/1051186_html_a37efd353c16641a.gif)
![](https://images.student-it.ru/files/267647/1051186_html_5ae310016fdd51fc.gif)
![](https://images.student-it.ru/files/267647/1051186_html_7cc08cf7549c82e2.png)
Рис.3.3. Определение числа действительных тарелок.
Общее число действительных тарелок:
![]() | | |
Высоту тарельчатой ректификационной колонны определим по формуле:
![]() | | |
где h – расстояние между тарелками, м;
![](https://images.student-it.ru/files/267647/1051186_html_8eb4ac3e1e72b5b1.gif)
![](https://images.student-it.ru/files/267647/1051186_html_63fd56446416d67b.gif)
![](https://images.student-it.ru/files/267647/1051186_html_373f10cbe7e44937.gif)
3.6 Гидравлическое сопротивление тарелок колонны
![](https://images.student-it.ru/files/267647/1051186_html_60e13d549303407c.gif)
![](https://images.student-it.ru/files/267647/1051186_html_71444258586a42d.gif)
![]() | | |
где
![](https://images.student-it.ru/files/267647/1051186_html_27317edb892b56cd.gif)
![](https://images.student-it.ru/files/267647/1051186_html_b60fc4e0eb598828.gif)
Полное гидравлическое сопротивление тарелки
![](https://images.student-it.ru/files/267647/1051186_html_3111fc48585b6cb5.gif)
![]() | | |
Гидравлическое сопротивление сухой (неорошаемой) тарелки:
![]() | | |
![](https://images.student-it.ru/files/267647/1051186_html_68bf2f037dbe72e0.gif)
![](https://images.student-it.ru/files/267647/1051186_html_a625e969ea6bcbd8.gif)
![](https://images.student-it.ru/files/267647/1051186_html_65997088e00f8f6a.gif)
Гидравлическое сопротивление газожидкостного слоя (пены) на тарелках:
![]() | | |
![]() | | |
Гидравлическое сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения:
![]() | | |
Тогда полное гидравлическое сопротивление одной тарелки:
![](https://images.student-it.ru/files/267647/1051186_html_57353e514ab13808.gif)
![](https://images.student-it.ru/files/267647/1051186_html_8521f019909b9c05.gif)
Полное гидравлическое сопротивление тарелок:
![](https://images.student-it.ru/files/267647/1051186_html_be7916c11b3ba893.gif)
4. Выбор конструкционных элементов аппарата
4.1 Выбор материала
Выбор материала производится исходя из условий работы аппарата. Так как среда агрессивная (вода – фталевый ангидрид), для данных условий ректификации подходит хромоникелевая сталь. Из хромоникелевых сталей наиболее широкое распространение для химического аппаратно- и машиностроения получили стали, содержащие 17-19% Cr и 8-10% Ni. По справочнику [9] выбираем для деталей колонны легированную сталь Х18Н10Т, скорость коррозии 0,1 мм/год. Данная сталь обладает наибольшей химической и коррозионной стойкостью при ее рабочих параметрах, обладает хорошей свариваемостью и допускает холодную и горячую механическую обработку, а также является недефицитной и устойчива во фталевом ангидриде любой концентрации при любой температуре до температуры кипения включительно [9].
4.2. Подбор штуцеров
Выбираем стальные фланцевые тонкостенные штуцера [10].
Внутренний диаметр трубопровода круглого сечения рассчитывается по формуле [8]:
![]() | | |
![](https://images.student-it.ru/files/267647/1051186_html_dfd1e75874887783.gif)
![](https://images.student-it.ru/files/267647/1051186_html_f45bd592d51909d7.gif)
![](https://images.student-it.ru/files/267647/1051186_html_64e3c521844b04a.gif)
![](https://images.student-it.ru/files/267647/1051186_html_8b4d196ccf801bdc.gif)
Тогда:
![]() | | |
Принимаем стандартный диаметр штуцера d=50 мм.
Для кубовой жидкости:
![]() | | |
![](https://images.student-it.ru/files/267647/1051186_html_74e7eafc51eb6f4b.gif)
![](https://images.student-it.ru/files/267647/1051186_html_100a313f787b01ec.gif)
Принимаем d=50 мм.
Для флегмы:
![]() | | |
Тогда
![](https://images.student-it.ru/files/267647/1051186_html_40a009133628dea2.gif)
Откуда
![](https://images.student-it.ru/files/267647/1051186_html_a4c86d6c4444b293.gif)
Принимаем d=20 мм.
Для пара:
![]() | | |
где
![](https://images.student-it.ru/files/267647/1051186_html_7dcac606dd11a846.gif)
Тогда
![](https://images.student-it.ru/files/267647/1051186_html_b56ead7fff54066.gif)
Принимаем d=250 мм.
Результаты сведены в таблицу:
Таблица 3
![]() | ![]() | Давление условное до 0,6 МПа | |
![]() | ![]() | ||
49 | 50 | 3,5 | 140 |
42 | 50 | 3,5 | 140 |
19 | 20 | 3 | 85 |
210 | 250 | 5 | 175 |
4.3. Подбор толщины стенки обечайки.
![](https://images.student-it.ru/files/267647/1051186_html_cc416dbbb0148713.gif)
4.4. Подбор стандартных эллиптических днища и крышки.