Файл: Курсовая работа проект ректификационной установки пояснительная записка.docx

= 1,09 м/с.




Диаметр колонны определяем по формуле:

(21)

а) Диаметр колонны в верхней части:
= 1,271 м.
а) Диаметр колонны в нижней части:
= 1,318 м.

По каталогу [1] выбираем стандартный диаметр колонны D_к = 1,4 м. При этом действительная скорость пара в колонне:

(22)

а) Скорость пара в верхней части колонны равна:

б) Скорость пара в нижней части колонны равна:

По таблице Б1 (Приложение Б) для колонны диаметром 1400 мм выбираем нормализированные тарелки типа ТСК-Р (ОСТ 26-808-73) с капсульными стальными колпачками.
Основные конструктивные размеры колонных аппаратов с капсульными колпачками приведены в таблицах Б2, Б3 [4. стр 229]. Общее число колпачков на тарелке – 56. Характеристика устанавливаемой колпачковой тарелки приведена в таблице 3.

Таблица 3 – Характеристика колпачковой тарелки.

Диаметр колонны (внутр.) D, мм	Площадь поперечного сечения, м2	Диаметр колпачка, dк, мм	Длина сливного борта, L, мм	Высота колпачка, hк, мм	Высота прорези, hпр, мм	Ширина прорези, b, мм	Число прорезей, n	Диаметр парового патрубка (наружный), dn, мм	Площадь сечения одной прорези, м2
1400	1,54	100	870	90	20	4	36	70	0,00008

---

2.5 Определение высоты колонны
Высоту колонны определяем графо-аналитическим методом, т.е. последовательно рассчитываем коэффициенты массоотдачи, массопередачи, коэффициенты полезного действия тарелок; строим кинетическую кривую и определяем число действительных тарелок.

Коэффициент массоотдачи в паровой фазе β_п, м/с, рассчитывается по формуле:

, (23)
где D_п– коэффициент молекулярной диффузии паров компонента А в парах компонента В, м²/с; Re_п– критерий Рейнольдса для паровой фазы.

Коэффициент молекулярной диффузии в паровой фазе D_n, м²/с, рассчитывается по формуле
, (24)
где T – температура, К; р – абсолютное давление, кгс/см ; М , М – мольные массы пара компонентов А и В; v , v – мольные объемы компонентов А и В, определяемые как сумма атомных объемов элементов, входящих в состав пара, приведены в таблице 6.3 [3].
Критерий Рейнольдса для паровой фазы Re_п:

. (25)

где _n – динамический коэффициент вязкости пара, Па·с, определяемый по формуле^

, (26)
где М_п, М_А, М_В – мольные массы пара и отдельных компонентов, кг/кмоль; µ_п, µ_А, µ_В – соответствующие им динамические коэффициенты вязкости, Па·с; y_А, y_В – мольные доли компонентов смеси.

Коэффициент массоотдачи в жидкой фазе , м/с, рассчитывается по формуле:

, (27)
гдe D_ж – коэффициент диффузии в жидкости, м

---

/с; Pr_ж – диффузионный критерий Прандтля; М_ж. – средняя мольная масса жидкости в колонне, кг/кмоль

Коэффициент динамической вязкости смеси паров метанола и воды:

а) в верхней части колонны при температуре 64 С и ;


б) в нижней части колонны при температуре 73,4 ^oC и ;

Коэффициент диффузии паров метанола в парах воды:

а) в верхней части колонны


б) в нижней части колонны






В соответствии с формулой (25) критерий Рейнольдса для паровой фазы:

а) в верхней части колонны

б) в нижней части колонны

Коэффициент массоотдачи в паровой фазе по формуле (23) составит:

а) в верхней части колонны




б) в нижней части колонны

Коэффициент динамической вязкости жидкости при температуре С равен:

а) в верхней части колонны

б) в нижней части колонны при

Коэффициент диффузии метанола в воде при 20⁰С:

а) для верхней части колонны

---

б) для нижней части колонны






Расчет коэффициента b производится по формуле:

(27)

а) в верхней части колонны


б) в нижней части колонны


Коэффициенты диффузии паров метанола в воде при средней температуре в колонне:

а) для верхней части колонны при t_ср.В = 62 ºС

б) для нижней части колонны при t_ср.Н =74,2 ºС

Рассчитаем динамические коэффициенты вязкости жидкостей в верхней и нижней частях колонны при средней температуре:

а) в верхней части колонны при µ_А = 0,227 мПа·с; µ_В = 0,383 мПа·с:

б) в нижней части колонны при µ_А = 0,209 мПа·с; µ_В = 0,338 мПа·с:


Диффузионный критерий ПрандтляPr определяется по формуле:

(28)

а) для верхней части колонны





б) для нижней части колонны


Средняя мольная масса жидкости в колонне:

Mж.=MА xср.+MВ(1-xср.),

(29)

где х_ср. – средний мольный состав жидкости, кмоль вещества А / кмоль смеси.

---

а) для верхней части колонны
M_ж.в = 58·0,55+78(1-0,55) = 67 кг/кмоль.
б) для нижней части колонны
M_ж.н= 58·0,13+78(1-0,13) = 75,4 кг/кмоль.
Определяем коэффициенты массоотдачи в жидкой фазе в соответствии с формулой (23):

а) для верхней части колонны

б) для нижней части колонны


Коэффициент массопередачи К_у определяется по формуле:

(30)

где m – тангенс угла наклона линии равновесия на рабочем участке.

Для определения угла наклона разбиваем ось x на участки и для каждого из них находим среднее значение тангенса как отношение разности ординат к разности абсцисс в том же интервале:

(31)

Полученные значение К_у используется для определения числа единиц переноса n_оу в паровой фазе:

(32)

Допуская полное перемешивание жидкости на тарелке, коэффициент обогащения тарелки или КПД тарелки η определяется по выражению:

(33)

Результаты приведенных выше расчетов приведены в таблице 4.
Таблица 4 – Параметры для построения кинетической кривой.

X	Xw	0.13	XF	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	XD
m	2,1	1,7	1,5	1,4	1,1	0,9	0,84	0,7	0,6	0,5
Ky	0,012	0,014	0,016	0,017	0,02	0,024	0,025	0,028	0,03	0,033
ny	0,32	0,38	0,43	0,46	0,54	0,65	0,68	0,76	0,81	0,9
	0,27	0,32	0,35	0,37	0,42	0,48	0,5	0,53	0,56	0,6
AC, мм	36	30	15	45	57	63	64	57	45	30
АВ, мм	10	10	5	17	24	30	33	30	25	18

---