, где
;
, здесь
–
скорость пара в свободном сечении колонны, м/с (
=
1,0 м/с);
– высота сепарационного
пространства;
– высота перелива;
–
коэффициент, зависящий от конструкции тарелки; φ = 1,18 – величина,
отражающая влияние конструкции тарелки.
Тогда
,
, а
.
Условие на брызгоунос выполняется, т. к. 0,00139 < 0,1.
Выбранная тарелка и гидродинамические условия в колонне обеспечивают эффективный режим ее работы.
Уточненный расчет расстояния между тарелками и
высоты колонны
Несмотря на то, что выбранное расстояние между
тарелками =
0,3 м обеспечивает нормальную работу гидрозатвора, выполняются условия работы
колонны по брызгоуносу, проверим это расстояние на зависимость от диаметра
колонны (тарелки).
По данным [20] данная зависимость имеет вид
.
(30)
Тогда
.
Принимаем =
0,5 м [13, 22].
Высоту колонны уточним по формуле
,
(31)
где
–
расстояние между верхней тарелкой и крышкой, м;
–
расстояние между нижней тарелкой и днищем, м.
По данным [5, 22] =
1,0 м,
=
2,0 м, тогда
.
Окончательно принимаем ,
.
Расчет диаметров штуцеров ректификационной колонны. Рассчитаем диаметры основных штуцеров, через которые проходят известные по величине материальные потоки, а именно: штуцер подачи исходной смеси, штуцер выхода паров из колонны, штуцер подачи флегмы, штуцер выхода кубового остатка.
Независимо от назначения штуцера его диаметр рассчитывают из уравнения расхода
, где
–
объемный расход среды через штуцер, м3/с;
–
скорость движения среды в штуцере, м/с.
Объемный расход среды определяют делением массовой производительности на плотность жидкости или газа. Скорость движения принимается ориентировочно в зависимости от того, каким образом организовано движение потока: самотеком или вынужденно. В связи с тем, что скорость движения выбирается ориентировочно, можно принимать плотность флегмы равной плотности метанола, а плотность кубового остатка – равной плотности воды.
Штуцер подачи исходной смеси
,
.
При (см. t–y–x-диаграмму (рис. 2))
,
[23].
Тогда
,
.
Принимая (1,0…1,5
м/с), получим
.
Стандартный размер трубы для изготовления штуцера
68×3,5 мм (внутренний диаметр 0,061
м) [3].
Скорость движения питательной смеси в штуцере
.
Штуцер подачи флегмы
.
При
[23, 27].
Тогда
.
Принимая ,
получим
.
Стандартный размер трубы для изготовления штуцера 68×3,5 мм (внутренний диаметр dвн = 68 – 2·3,5 = 61 мм = 0,061 м.
Скорость движения флегмы в штуцере
.
Штуцер выхода кубового остатка
.
При
[23].
Тогда
.
Принимая υxW = 0,6 м/с (0,5…0,6 м/с), получим
.
Стандартный размер трубы для изготовления штуцера 76×4 мм (внутренний диаметр dвн = 76 – 2·4 = 68 мм = 0,068 м.
Скорость движения кубового остатка в штуцере
.
Штуцер выхода паров из колонны
(см. выше).
Принимаем ,
тогда
.
Стандартный размер трубы для изготовления штуцера 426×11 мм (внутренний диаметр dвн = 426 – 2·11 = 404 мм = 0,404 м.
Скорость движения паров в штуцере
, что
соответствует рекомендациям [23].
Для всех штуцеров выбираем стандартные фланцы тип 1 [12].
Тепловой расчет ректификационной колонны
Целью расчета является определение расхода греющего пара на обогрев колонны.
По диаграмме t–y–x (рис. 2) находим температуру
кипения исходной смеси ()
, температуру кипения
дистиллята (
)
и температуру кипения
кубового остатка (
)
.
Для расчета удельных теплоемкостей с и теплоты испарения r смесей этанола с водой принимаются следующие значения удельных теплоемкостей и теплоты испарения чистых веществ (С2H5OH , Н2О) [23, 25]:
- для метанола (при )
,
;
- для воды
,
.
Расчет ведется на массовые количества по формулам [25]:
(32)
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.