Примеры расчета воздухоразделительных аппаратов. Расчет числа тарелок по методу Поншона. Гидравлический расчет, страница 2

Составляя материальный и тепловой балансы контура, проходящего через данное сечение колонны I-I  и включающего верх (или низ), получаем для участка колонны между местом ввода обогащенной кислородом жидкости и верхом колонны:

Подставляя эти выражения в уравнения (IV-37) и (IV-38), определяем координаты полюса:

Через  обозначена энтальпия переохлажденной жидкости, которая определяется по тепловому балансу переохладителей. Итак:

  Дж/моль

Соответствующим образом получаем координаты полюса в    сечении II-II для участка колонны между вводом детандерного воздуха и вводом обогащенной кислородом жидкости

моль/моль

Дж/моль

Для участка в сечении III-III между низом колонны и вводом детандерного воздуха в соответствии с уравнениями (IV-41) и (IV-42) имеем:

кмоль/кмоль

   Дж/моль

Количество действительных тарелок можно определить по уравнению (IV-34), приняв значения КПД тарелок, рекомендованные выше.

Гидравлический расчет. Ниже приведен расчет колонны предварительного разделения. Колонну окончательного разделения рассчитывают аналогично.

Исходные данные в сечении IV—IV: В = 1,84 кмоль/с, или 192000 кг/ч, - количество перерабатываемого воздуха; R = 0,78 кмоль/с, или 83100 кг/ч,- количество стекающей кубовой жидкости состава х_R == 0,62 моль/моль; Т = 99,6 К - температура в рассматриваемом сечении; р = 0,59 МПа —среднее давление в колонне.

Предварительно необходимо рассчитать плотность пара (воздуха) в действительных условиях:

 кг/м³

плотность кубовой жидкости

кг/м³

          нагрузка на тарелки в действительных условиях

 м³/ч

м³/ч

 Для определения наружного и внутреннего диаметров тарелки задаемся скоростью паров в колонне м/с :

м²

Ближайшие нормализованные тарелки имеют площади 5,157; 8,998 и 9,991 м².

Для дальнейшего расчета выбираем тарелку с площадью 8,898 м². В соответствии с нормалями наружный диаметр тарелки 3594_-3 мм; диаметр колонны 3600 мм и внутренний диаметр 1206^+2,5 мм. При дальнейших расчетах принимаем:

м; м; м²;

м²; ; диаметр отверстий   мм; шаг    мм.

Определяем суммарную площадь отверстий

 м²

Для трех нижних тарелок считают, что вследствие забивки отверстий твердой двуокисью углерода сечение отверстий уменьшается на 50%, т. е.

м²

Действительная скорость пара в отверстиях тарелки

м/с

Напряженность сливной перегородки

м³/(мч)

 — число переливных устройств.

Коэффициент расхода жидкости , так как  Величина напора жидкости у сливной перегородки

мм принимаем высоту сливной перегородки мм.

Падение статического давления жидкости на тарелке

мм вод. ст.

Минимальная скорость пара в отверстиях тарелки

 м/с

, т.е. тарелка работает всем сечением.

Подсчитываем гидравлическое сопротивление тарелки:

мм вод. ст.

мм вод. ст.

мм вод. ст.

 мм вод. ст.

Для определения расстояния между тарелками и размеров переливных устройств принимаем тип «а» переливного устройства. Гидравлический затвор мм; высота подпорной перегородки мм.

Критическая глубина потока жидкости

 мм

Минимальная высота перегородки гидрозатвора

 мм, где  - коэффициент для переливного устройства типа «а»; , поэтому расчет глубины переливного устройства выполняют по формуле:

Высота пены на тарелке

мм

Высота сепарирующего объема над слоем пены

мм

Расстояние между тарелками, при котором отсутствует переброс пены,

 мм

Гидравлический расчет в сечении V—V (см. рис. 75) аналогичен предыдущему. Отличие состоит в том, что не следует учитывать сокращение сечения отверстий тарелки, так как двуокись углерода отмывается на грех нижних тарелках. Целесообразно принять тот же диаметр тарелки и сливное устройство с безударным входом жидкости (тип «в»). В этом случае действительное расстояние между тарелками будет равно 160 мм.

Аппарат двухкратной ректификации воздуха:

1 – колонна предварительного разделения

2 – колонна окончательного разделения

3 – переохладитель

4 – турбодетандер