Файл: Расчёт ректификационной установки.docx

3.2 Тепловой баланс колонны

Общее выражение теплового баланса:

(3.21)

Количество тепла, вносимое начальной смесью:

(3.22)

определяем по диаграмме t=f(x,y) при x_f = 0,4, = 108,5 ^оС;

При этой температуре определяем теплоемкости компонентов, =4,23 кДж/кг·К, = 2,47 кДж/кг·К;



Количество тепла, вносимое флегмой:

(3.23)

определяем по диаграмме t=f(x,y) при x_Р = 0,85, = 101,5^оС;

При этой температуре определяем теплоемкости компонентов, =4,23 кДж/кг·К, = 2,434 кДж/кг·К;



Тепло уносимое парами, поднимающимися с верхней тарелки в дефлегматор:

(3.24)

При = 101,5^оС определяем удельную теплоту парообразования =2257,8 кДж/кг,

---

=389,8 кДж/кг;





Тепло уносимое кубовыми остатками:

(3.25)

определяем по диаграмме t=f(x,y) при x_w = 0,05 %, = 116, ^оС;

При этой температуре определяем теплоемкости компонентов, =4,23 кДж/кг·К, = 2,513 кДж/кг;



Потери теплоты в окружающую среду принимаю 2% от всех потерь теплоты:

	(3.26)

Количество тепла, вносимое в колонну греющим паром:

(3.27)

Расход греющего пара:

(3.28)

определяем по таблице воды и водяного пара при температуре:

.

= 2733,4 кДж/кг, = 589,2 кДж/кг.



Сведем тепловой баланс колонны в таблицу 3.5.
Таблица 3.5 – Тепловой баланс колонны

Статья баланса	Обозначения	Значение, кВт
Со свежей смесью	Q1	210
С флегмой	Q2	198,1
С паром	Q3	1165,9
В дефлегматор	Q4	1387,7
С кубовыми остатками	Q5	155,5
В окружающую среду	Q6	30,86

---

схема

---

3.3 Конструкторский расчёт

3.3.1 Определение диаметра колонны

Средние концентрации жидкости:

В верхней части колонны:

(3.29)

В нижней части колонны:

(3.30)

Средние концентрации пара:

В верхней части колонны:

(3.31)

В нижней части колонны:

(3.32)

Средняя концентрация пара в колонне:

(3.33)

По фазовой диаграмме t ‒ x,y находим, что величине y_ср = 0,52 соответствует температура t=108,8 ^оС.

Средняя мольная масса смеси при данной температуре:

(3.34)

Средняя плотность пара при этой температуре и давлении Р=10⁵ Па по уравнению составляет:

(3.35)

где R – универсальная газовая постоянная, Дж/моль·К;

Т – абсолютная температура кипения, К.



Объемный расход, проходящий через колонну пара при средней температуре:

(3.36)

Средняя плотность жидкости в части колонны:

(3.37)

---

Средние массовые концентрации жидкости:

В верхней части колонны:

(3.38)

В нижней части колонны:

(3.39)

Средняя температура в верхней части:



В нижней части колонны:



Средняя плотность жидкости в верхней части колонны:



При



Средняя плотность жидкости в нижней части колонны:



При



Средняя плотность жидкости в колонне:



Примем расстояние между тарелками: Н_т=350 мм. Тогда С=0,036 – коэффициент, определенный по рисунку 2.55[1] для ТСК ‒ 1 при Н_т = 350 мм.

Предельно допустимая скорость пара в колонне:

(3.40)

где – средние плотности жидкости и пара в колонне.



Расчетная скорость пара:

(3.41)

Диаметр колонны определяется из уравнения неразрывности по среднему расходу и средней скорости ω_к пара в колонне или в ее частях:

(3.42)

---