Ректификация. Определение диаметров штуцеров. Определение площади поверхности теплопередачи кипятильника и дефлегматора, страница 2

.                          (59)

1.9. Определение диаметров штуцеров

Диаметр штуцера  зависит от допустимой скорости потока  и определяется как диаметр колонны из уравнения объемного расхода:

     ,                                              (60)

где  - объемный расход потока в трубопроводе.

Допустимая скорость потока  зависит от фазового состояния и может определяться в соответствии с табл. 1.2  [12].

Допустимая скорость потока в трубопроводах.                                Таблица 1.2.

Поток	, м/с
Скорость жидкостного потока:
на приеме насоса и в самотечных трубопроводах	0,2-0,6
на выкиде насоса	1-2
Скорость парового потока:
в шлемовых трубах и в трубопровод из кипятильника в колонну (при атмосферном давлении)	10-30
в шлемовых трубах вакуумных колонн	20-60
при подаче сырья в колонну	30-50
Скорость парожидкостного потока сырья в колонну в пересчете на однофазный жидкостный поток	0,5-1,0

Для колонн, работающих под избыточным давлением P_и, допустимая скорость пара в штуцерах _p определяется по уровню :

_p=,                                                     (61)

где  - допустимая скорость потока при атмосферном давлении.

Диаметр штуцера d_ш, рассчитанный по уравнению (60), округляется до ближайшего значения по ГОСТ [21, 22] – ГОСТ – 12821-80

1.10. Определение толщины тепловой изоляции колонны

а на открытом воздухе 60 °C [23]. Допускаемый тепловой поток с наружной поверхности изоляции g_пот зависит от температуры на внутренней поверхности изоляции t_ст1.

Ориентировочно можно принимать потери теплоты [24]:

g_пот  116 Вт/м² при t_ст1 = 100° C;

g_пот  150 Вт/м² при t_ст1 = 150° C;

g_пот  174 Вт/м² при t_ст1 = 200° C.

Определение толщины изоляции  может производиться методом последовательных приближений из соотношений:

-   для плоской стенки:

g_пот== a ( t_ст2 - t_ср);                                       (62)

-  для цилиндрической стенки:

,                              (63)

где  - коэффициент теплопроводности материала изоляции; a - коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности изоляции к окружающей среде; D_и, D_вн – наружный  и внутренний диаметры изоляции.

При расчете толщины изоляции для цилиндрической стенки можно использовать уравнение (62),  если выполняется условие:

>0,5.                                                                     (64)

В уравнениях (62) – (63) коэффициент теплоотдачи:

 

a = 9,74 + 0,07 (t_ст-t_ср).                                             (65)

Использование метода последовательных приближений при определении толщины изоляции _из состоит в следующем. Выбирается теплоизоляционный материал, для которого из справочной литературы [1] выписывается значение коэффициента теплопроводности _из. Принимаются тепловые потери g_пот и значение температуры t_ст1. В случае использования стальных аппаратов температуру t_ст1 можно принимать на 1 - 2 градуса меньше температуры внутри колонны. Принимается значение температуры t_ст2 и рассчитывается  толщина изоляции  из левых частей уравнений (62) – (63). Затем определяется значение коэффициента теплоотдачи a по уравнению (65). Находится расчетное значение тепловых потерь g_пот.р,  если  больше чем на 3 – 5 %, то корректируется значение температуры t_ст2 и вновь повторяется расчет d_из и g_{пот. р.}   

1.11. Определение площади поверхности теплопередачи

                      кипятильника и дефлегматора

Площадь поверхности теплопередачи кипятильника и дефлегматора определяется из основного уравнения теплопередачи:

F=,                                                    (66)

где Q – тепловая мощность (расход теплоты) аппарата; K – коэффициент теплопередачи в аппарате;- средняя разность температур горячего и холодного теплоносителя в аппарате.            

Значения тепловых потоков в кипятильнике Q_куб и дефлегматоре Q_д определяются при составлении теплового баланса колонны (см. уравнение (43)). Значения коэффициентов теплопередачи рассчитываются по законам теплопередачи, а могут приниматься на основе экспериментальных данных [7, с. 168]. Средняя разность температур рассчитывается для каждого аппарата в зависимости от изменения температур и схемы движения теплоносителей [7]. После расчета значения площади поверхности по нормативной документации [1, т. 5]; [ 7, 13] выбирается соответствующий аппарат.