Файл: Расчет ретификационной установки.doc

Выбор питающего насоса производится в зависимости от свойств подогреваемой смеси.

Основными типами насосов, используемых в химической технологии, являются центробежные, осевые, поршневые. Для проектируемой ректификационной установки используем центробежный насос. При проектировании обычно возникает задача определения необходимого напора Н_л, мощности N_н при заданной подаче жидкости Q_п, перемещаемой насосом. Далее по найденному напору и производительности насоса определяем его марку, а по величине мощности на валу N_п - тип электродвигателя к насосу.

Мощность на валу насоса

Напор насоса

Геометрическая высота подъёма жидкости

Н_r равна высоте исчерпывающей части ректификационной колонны:

N_{ч. к.}- число тарелок контакта в исчерпывающей части колонны;

h - расстояние между тарелками, м;

h_n - напор, теряемый на преодоление гидравлического сопротивления в трубопроводе, мм.

Потери напора:

Определим диаметр трубопровода из основного уравнения расхода:

Для определения коэффициента трения λ рассчитываем величину Rе:

Для гладких труб при найденном Rе определяем λ. Сначала определим сумму коэффициентов местных сопротивлений:

Пусть количество колен равно 8, а вентилей - не меньше 4. Коэффициенты местных сопротивлений равны [2, табл. ХII].

По приложению V устанавливаем, что значениям подачи и напора больше всего соответствует центробежный насос марки Х₈/30.

5. Расчёт объёма и размеров емкостей

Большинство емкостей представляют собой вертикальные или горизонтальные цилиндрические аппараты. При проектировании основными руководящими документами являются нормали и Госстандарты, предусматривающие нормальный ряд цилиндрических аппаратов и сосудов до 200 м³.

Расчёт емкостей для исходного дистиллята и кубовой жидкости ведём из условий шестичасовой (сменной) работы ректификационной установки, т.е. τ = 6 ч. Далее,

6. Определение диаметра штуцеров

Штуцеры изготовляются из стальных труб необходимого размера по ГОСТу 9941-62. Диаметры труб выражены в мм.

Диаметр штуцеров определим из основного уравнения расхода:

7. Тепловые расчеты

Подогреватель исходной смеси

Уравнение теплового баланса для подогревателя:

Q = 1,05 . GF .

. (tXF – tнач) = Gг.п . r,

здесь тепловые потери приняты в размере 5% от полезно затрачиваемой теплоты;

tXF – температура кипения исходной смеси;

tнач – начальная температура (задана).

Удельная теплоемкость исходной смеси

= аF . СА + (1 – аF) . СВ,

где СА, СВ – удельные теплоемкости ацетона и воды при средней температуре

°С;

СА = 0,5369

; СВ = 0,9983

, [1, с. 562]; таблица Б.7 Приложения.

= 0,40 . 0,5369 + (1 – 0,40) . 0,9983 = 0,809

= 3390,238

.

Q = 1,05 . GF .

(tXF – tнач) = 1,05 .

. 3390,238 (71,16 – 20) =

=202352 Вт.

Расход греющего пара:

кг/с,

r = 2095

при Р = 6,0 кгс/см2 [1, c. 550]:

Температура насыщенного водяного пара при Р = 5,8 кгс/см2 составляет 156,7°С [1, c. 550]:

Большая разность температур:

Δtб = 158,1 – 20 = 138,1 °С;

меньшая разность температур:

Δtм = 158,1 – 65,41 = 92,69°С.

Так как

, тогда среднюю разность температур определяем по уравнению:

°С.

Коэффициент теплопередачи принимаем ориентировочно равным 300Вт/м2.К [6, с. 47].

Поверхность теплообмена подогревателя исходной смеси

м2.

Принимаем одноходовой кожухотрубчатый теплообменник со следующими характеристиками [6, с. 51]:

диаметр кожуха 325 мм;

труба 20х2 мм;

количество труб в теплообменнике 100 шт;

длина труб 1,5 м;

поверхность теплообмена 9,5 м2.

Дефлегматор (конденсатор)

Расход теплоты, отдаваемый охлаждающей воде при конденсации паров в дефлегматоре, определяется из уравнения теплового баланса дефлегматора:

QД = GР . (R + 1) . rР = GВ . CВ . (tк – tн),

rР = аР . rА + (1 – аР) . rВ.
Удельные теплоты парообразования ацетона rА и воды rВ при tХр=57,62 °С:

rА = 521,275

; rВ = 2363,395

, [1, с. 541-542]:

rР = 0,96 . 521,275 + (1 – 0,96) . 2363,395 = 594,95

.

QД =

. (0,2349+ 1) . 594,95 .103 = 331041,39 Вт.

Принимаем температуру охлаждающей воды на выходе из дефлегматора 25°С, тогда расход охлаждающей воды

кг/с.

Большая разность температур:

Δtб = 57,62 – 25 = 32,62°С;

меньшая разность температур:

Δtм = 23 – 12 = 11 °С.

, то

°С.

Принимаем ориентировочно коэффициент теплопередачи К = 500 Вт/м2 . К [6, с. 47].

Поверхность теплообмена дефлегматора:

м2.

Принимаем четырехходовой кожухотрубчатый теплообменник со следующими характеристиками [6, с. 51]:

диаметр кожуха 400 мм;

труба 20х2 мм;

количество труб в теплообменнике 181 шт;

длина труб 3 м;

поверхность теплообмена 34 м2.

Холодильники дистиллята и кубового остатка

Расход теплоты, отдаваемый охлаждающей воде в водяном холодильнике дистиллята, определяется из уравнения теплового баланса:

Q = GР .

. (tХр – tр кон) = GВ . CВ . (tк – tн),

где

– теплоемкость дистиллята при его средней температуре (tХр + tр кон)/2;

tр кон – конечная температура дистиллята после холодильника, °С (по условию задания).

= аР . СА + (1 – аР) . СВ,

СА = 0,5388