Файл: Ректификационная установка непрерывного действия.docx

Сумма термических сопротивлений стенки и загрязнений равны:

.

Коэффициент теплопередачи:

.

Требуемая поверхность теплопередачи:

.

Из табл. 2.9.[3] следует, что из выбранного ряда подходит теплообменник с трубами длиной и номинальной поверхностью подходит с запасом :

---

2.3. Расчёт и выбор насоса для подачи исходной смеси на установку.

Выбор насоса производится по двум параметрам: объёмной производительности и сопротивлению сети, на которую работает насос. Для расчёта объёмного расхода исходной смеси при известном массовом расходе необходимо рассчитать её плотность ρ0 при заданной температуре по формуле (19)[1]. , . Тогда объёмный расход составит:

Так как в задании на проектирование не даётся план расположения оборудования в цехе, то некоторыми физическими параметрами задаёмся условно. Принимаем длину трубопровода в интервале от 20 до 40 м. Трубопровод имеет от 6 до 10 отводов (поворотов), для которых значение коэффициента местного сопротивления находят по табл. XIII [2], принимая значения и . Из той же таблицы определяют значение коэффициента местного сопротивления для диафрагмы, установленной на трубопроводе для контроля расхода исходной смеси, а также коэффициенты местных сопротивлений для вентилей в количестве от 2 до 4 штук. В суммарное значение коэффициентов местных сопротивлений включают также вход исходной смеси в подогреватель и в колонну на тарелку питания и выход из подогревателя в трубопровод.

Пусть ; 8 отводов с и ; два входа с острыми краями в подогреватель и в колонну и ; выход из подогревателя ; диафрагма с

---

, тогда ; 2 вентиля нормальных с (см. п.2.1) .

.

Геометрическая высота подъёма исходной смеси определяется следующим условием: высота подставки, на которую устанавливают колонну, принимаем ; высота нижней (кубовой) камеры, рассчитана в п.1.6; - расстояние между тарелками, принято ранее; число тарелок в нижней части колонны, рассчитано в п. 1.5.

.

Скорость движения исходной смеси в трубопроводе (см. п.2.1) , уточнённая после выбора стандартного трубопровода. Значение зависит от режима движения жидкости по трубопроводу. Поэтому необходимо рассчитать критерии Рейнольдса, где коэффициент динамической вязкости находят путем линейных интерполяций по табл. IX[2] при при . .

.

При турбулентном режиме: .

Гидравлическое сопротивление пластинчатого подогревателя исходной смеси рассчитано в п.2.2, а гидравлическое сопротивление тарелок, расположенных выше тарелки питания, рассчитывают по формуле:

.

где

---

- число тарелок в укрепляющей части колонны, рассчитано в п.1.5; – сопротивление одной тарелки рассчитано в п.1.7.

Сопротивление сети:

;

;

.

Для преодоления гидравлического сопротивления сети потребуется обеспечить напор в метрах столба жидкости:

.

Выбор насоса осуществляется по данным приложения 1.1. стр.38 [3] при условии: и для насоса должны быть несколько больше рассчитанных значений и .

Подходящей моделью является насос – . Основные его параметры:

.

Заключение

В данной работе проведен расчет ректификационной установки для разделения бинарной смеси этанол-вода. Перед началом расчета колонны необходимо было выразить массовые концентрации соответствующих компонентов в их мольных долях для дальнейших расчетов. Были получены следующие результаты: ; ; .

Для определения минимального флегмового числа была использована диаграмма x-y для системы этанол-вода. Для расчета рабочего флегмового числа использовалась компьютерная программа, учитывающая некоторые параметры колонны. Результаты расчетов приведены на рис. 2 ).

Уравнение материального баланса было составлено по всем компонентам, участвующим в процессе (в мольных долях). Для составления уравнения проводился расчет соответствующих материальных потоков. Проверка результатов вычислений материального баланса показала

---

, что расчет выполнен правильно, так как выполняется равенство уравнения:

;

;

кмоль/час.

Число теоретических тарелок было определено двумя способами: графическим и расчетным на ЭВМ. Для определения числа теоретических тарелок графическим способом необходимо было провести рабочие линии для укрепляющей и исчерпывающей части колонны. Результаты построений графическим способом сравнили с результатами расчета на ЭВМ. Данные практически совпали. Определено число действительных тарелок в верхней части колонны – 16, в нижней – 17; общее число действительных тарелок – 33.

Для определения размеров колонны необходимо было рассчитать параметры низкокипящего компонента, найти соответствующие физические и теплофизические свойства жидкости и пара, определить их температуру в верхней и нижней частях, воспользовавшись t-x-y диаграммой.

Также было необходимо задаться расстоянием между тарелками h = 350мм. В результате расчетов были найдены основные размеры ректификационной колонны и произведен ее выбор по каталогу:

Высота колонны – 14.2м;

Диаметр колонны – 1,2м;

Расстояние между тарелками – 0,35м;

Высота тарельчатой части – 11,2м.

Тепловые расчеты проводились на основе уравнения теплового баланса ректификационной колонны:

В результате расчетов были определены основные тепловые параметры ректификационной установки: расход теплоты в паровом подогревателе , расход острого пара с учетом тепловых потерь , расход греющего пара в подогревателе исходной смеси , а также общий расход пара на установку и массовые расходы охлаждающей воды: в дефлегматоре – , в холодильнике дистиллята – , в холодильнике кубового остатка – Вода из этих трех аппаратов может быть направлена в систему горячего водоснабжения.

---