Количество прорезей в колпачке:



где а – расстояние между прорезями, равное 4 мм



Ширина прорезей в колпачке – 5 мм.
6.. Расчет гидравлического сопротивления
Общее гидравлическое сопротивление работы колонны:

ΔР = ΔР_сух + ΔР_σ + ΔР_ст

Гидравлическое сопротивление неорошаемой тарелки вычисляют:



где ρ_у – средняя плотность пара, кг/м³;

ξ – коэффициент сопротивления сухой тарелки.





Гидравлическое сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения:



где σ – поверхностное натяжение жидкости, Н/м [21. ХХV];

d₀ – эквивалентный диаметр отверстия, м:



П – периметр прорези, м,

S - площадь поперечного сечения прорези, м² [3, с. 214].



Гидравлическое сопротивление жидкостного слоя на тарелке:



где l – высота прорези, принимаем 70 мм;

k – относительная плотность пены, принимаем 0,5;

е – расстояние от верхнего края прорези до сливного порога, равное 20 мм;

ρ_x - плотность жидкости, кг/м³;

∆h – высота слоя над сливной перегородкой, м:



V_ж – объемный расход газовой смеси при рабочих условиях, м³/с:

---

П – периметр сливной перегородки, м

/с


/с


Для верхней части колонны:






Для нижней части колонны:



Полное гидравлическое сопротивление:







Минимальная скорость пара в отверстиях колпачковой тарелке:







тарелка работает всеми отверстиями.

Гидравлическое сопротивление всех тарелок абсорбционной колонны:



7. . Тепловой баланс колонны.
Расход тепла, отдаваемого охлаждающей воде в дефлегматоре-конденсаторе, находим по уравнению:



где r_D – удельная теплота конденсации смеси, Дж/кг.
(87)

где r_э-а, r_т - удельные теплоты конденсации этилацетата и толуола при 105 °С. [21, табл. XLV]





Расход тепла, получаемого в кубе-испарителе от греющего пара, находим по уравнению:



где Q_пот. – тепловые потери, принятые в размере 3 % от полезно затрачиваемого тепла;

c_Р

---

, c_W, c_F – удельные теплоёмкости, взятые соответственно при t_Р = 103 °С,

t_W = 108 °С, t_F = 77,5 °С. [21, рис. XI]









Расход тепла в паровом подогревателе исходной смеси:



где t_нач. – начальная температура смеси, равная 20 °С;

1,05 показывает тепловые потери, принятые в размере 5 %;



Расход тепла, отдаваемого охлаждающей воде в водяном холодильнике дистиллята:



где t_кон. – конечная температура смеси, равная 25 °С;



Расход тепла, отдаваемого охлаждающей воде в водяном холодильнике кубового остатка:


где t_кон. – конечная температура смеси, равная 25 °С;



Расход греющего пара, имеющего давление р_абс. = 4 ат. и влажность 5 %:

а) в кубе-испарителе:



где r_Г.П. – удельная теплота конденсации греющего пара, Дж/кг; [1, табл. LVII]



x – степень сухости греющего пара.



б) в подогревателе исходной смеси:





Всего:

Расход охлаждающей воды при нагреве её на 20 °С:

а) в дефлегматоре:

---

где (t_кон. - t_нач.) = 20 °С;

с_В – удельная теплоёмкость воды при 20 °С, [21, рис. XI]

ρ_В – плотность воды при 20 °С, [2, табл. IV]



б) в водяном холодильнике дистиллята:




в) в водяном холодильнике кубового остатка:




Всего:

Таким образом, наша ректификационная колонна работает эффективно. Производительность колонны исходной смеси равна 8,8 , производительность по дистилляту 0,92 , по кубовому остатку 7,9 . Производительность кубового остатка достаточно велика, что даёт преимущество нашей колонне, так как образуется большое количество чистого толуола, который применяется во многих отраслях промышленности.

Вывод: В результате расчета у нас получилось, что высота ректификационной колонны составляет 8000 мм, ее диаметр – 2000ммм, это означает, что затраты на оборудование будут небольшие. Рассчитав рабочее флегмовое число мы получили, что число тарелок в колонне составляет 11. Выбранные нами колпачковые тарелки работают эффективно и тсабильно. Таким образом, ректификационная колонна работает эффективно и стабильно (под атмосферным давлением). Она даёт большую производительность по кубовому остатку и требует небольших экономических затрат.
8. Расчёт аппарата на прочность.
8.1. Расчёт толщины стенки обечайки.

Выбираем легированную сталь марки 03Х18Н11 [7, табл. 13.1].

Определим исполнительную толщину тонкостенной гладкой цилиндрической стенки обечайки, нагруженной внутренним избыточным давлением, по формуле:

---

Так как в нашем случае D ≥ 200 мм, то должно соблюдаться условие:



где Р – избыточное давление, МПа;





D– диаметр колонны, мм;

– допускаемое напряжение, МПа;

φ – коэффициент прочности сварных швов, φ = 1 (для бесшовных аппаратов);

С – прибавка к расчётным толщинам, мм.



где П – скорость коррозии, П = 0,1 ;

Т_А – срок службы аппарата, Т_А = 10 лет.



Определяем допускаемое напряжение для выбранного материала по формуле:



где η = 1 коэффициент (так как среда не взрыво- и пожароопасная);

σ^* = 133 МПа - нормативное допускаемое напряжение;



Определяем толщину стенки ректификационной колонны:



Тогда по ГОСТу толщина стенки обечайки S = 5 мм.

8.2. Расчёт толщины днища

Определим толщину стенки эллиптического днища по формуле:

(101)

где R – радиус кривизны в вершине днища;



где H – высота днища без учёта цилиндрической отбортовки, для эллиптических днищ с





Тогда принимаем толщину стенки днища равной S = 5 мм.

8.3. Определение толщины тепловой изоляции

Толщину тепловой изоляции

---

Смотрите также файлы

• Кафедра экономики и управления.docx

• Урок Мотивация выбора профессии психолог Понятие мотив, мотивация.pdf

• Исследование работы операционных усилителей и основных схем включения.docx

• Банк теоретических вопросов к экзамену (квалификационному) по пм01 Диагностическая деятельность Диагностика в терапии.docx

• Вне Союза оставались южные немецкие государства Бавария, Саксония, Вюртемберг, Баден и другие.docx