Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия для разделения бинарных смесей, страница 7

де Q – теплове навантаження, Вт визначається з теплового балансу апарата:  або  К_п – коефіцієнт теплопередачі, Вт/(мК), К = 120 ÷ 340;  – середня різниця температур між теплоносіями, ; Р – витрата дистиляту, кг/с; R – флегмовое число;  – питома теплота паротворення дистиляту, Дж/кг. G, c – витрата рідини, кг/с, і її теплоємність, Дж/(кг); , –температура рідини на вході й виході з теплообмінника,.

Теплове навантаження

тоді поверхня теплообмінника

Площа поверхні теплопередачі теплообмінника приймається на 10—20 % більше розрахункової величини й за ДСТ 15122 – 79 вибирають номінальну поверхню теплообмінника.

3.2 Розрахунок центробіжного насосу

Основними типами насосів, які використовуються у хімічній технології, є центробіжні, осьові й поршневі. У проектованих ректифікаційних установках установки використають центробіжні насоси. При проектуванні звичайно виникає завдання визначення необхідного напору Н и потужності N при заданій подачі (витраті) рідини Q, що переміщується насосом. Далі по знайденому напорі й продуктивності насоса визначаємо його марку, а по величині потужності на валу – тип електродвигуна до насоса.

Потужність на валу насоса, квт,

                                                                       (3.2)

де Q – продуктивність насоса, м³/c; Н – напір, що розвиває насосом, м; – к. п. д. насоса, = 0,4 ÷ 0,9; – к. п. д. передачі (для відцентрового насоса  = 1).

Напір насоса

                                                                   (3.3)

де Р₁ – тиск рідини в ємності для вихідної суміші (атмосферне), Па; Р₂ – тиск у колоні, Па;  – геометрична висота підйому, м, = 8 ÷ 15 м; h_п – напір, що губить на подолання гідравлічних опорів (тертя й місцевих опорів) у трубопроводі й теплообміннику (для насоса подачі вихідної суміші), м.

Втрати напору

                            (3.4)

де  і  – втрати напору відповідно в трубопроводі й у теплообміннику, м.  У зв'язку із громіздкістю розрахунку втрати напору в теплообміннику можна не розраховувати й приймати їх у межах , залежно від швидкості руху рідини в трубах теплообмінника, довжини, кількості труб і числа ходів теплообмінника; w – швидкість рідини, м/с, w = 0,5 ÷ I,5 м/с; l й d – довжина й діаметр трубопроводу, м; l = 10 ÷ 20 м;  –  коефіцієнт тертя;  – сума коефіцієнтів місцевих опорів.

Визничимо діаметр трубопроводу з основного рівняння витрати:

Для визначення коефіцієнта тертя 𝜆 розраховуємо величину Re:

                                                                                     (3.5)

де ,  густина,  і в'язкість, Пас вихідної суміші,

Коефіцієнт тертя  візначимо по формулі:

                                                                                        (3.6)

Визначимо суму місцевих опорів

 

Коефіцієнти місцевих опорів рівні:

вхід у трубопровід

вихід із трубопроводу  = 1,0;

коліно з кутом 90º (для труби d = 40 мм);  = 1.1;

вентиль прямоточний  (для труби d= 40 мм);

 

Приймемо втрати напору в теплообміннику  й

Тоді, по формулах (3.2) і (3.3)

По додатку табл. П11 установлюємо, що даним подачі й напору найбільше відповідає відцентровий насос марки Х2/25, для якого в оптимальних умовах роботи  м³/с, H = 25 м. Насос обеспечен электродвигателем АОЛ – 12 – 2 номинальной мощностью N= 1,1 кВт.

3.3 Розрахунок обсягу й розмірів ємностей

Більшість ємностей являють собою вертикальні або горизонтальні циліндричні апарати. При проектуванні ємностей основними керівними документами є нормалі й Державні стандарти, що передбачають наступний нормальний ряд циліндричних апаратів і посудин до 200 м³.