Расчет ректификационной колонны (стр. 2 из 7)
Для исчерпывающей части колонны
, 
.1.4.2 Определение объёмов и объёмных скоростей пара и жидкости, проходящих через колонну
Средняя плотность жидкости:
, (1.12)где
- средняя массовая концентрация НК в жидкости, которая определяется:1) для верхней части колонны:
, (1.13)
,2) для нижней части колонны:
(1.14) 
.Плотности НК и ВК в формуле (1.12) необходимо выбрать при средней температуре, tср в нижней и верхней части колонны:
, (1.15) 
, 
, 
.По таблице IV, XXXIX [4] определяем плотность ρ в зависимости от температуры t
При tв ср=82°С
ρнк =731,2 кг/м3,
ρвк =970,6 кг/м3,
При tн ср=92°С
ρнк =723,6 кг/м3,
ρвк =963,6 кг/м3.
Подставим получившиеся значения в выражение (1.12).
Для верхней части:
кг/м3,для нижней части:
кг/м3.Определяем среднюю плотность пара
, (1.16)где средняя мольная масса пара определяется
, (1.17)где уср – мольная концентрация НК в парах, которая для верхней части колонны определяется
, (1.18) 
.Для нижней части колонны:
, (1.19) 
. 
кг/кмоль,в нижней части:
кг/кмоль,в верхней части колонны:
кг/м3,в нижней части колонны:
кг/м3,Объемная скорость пара в колонне:
, (1.20)где GД=1,12 кг/с – расход дистиллята
в верхней части колонны:
м3/с,в нижней части колонны:
м3/с,Определяем максимальную объёмную скорость жидкости:
1) в верхней части колонны на верхней тарелке
, (1.21)где Lв – средний массовый расход по жидкости для верхней части колонны:
, (1.22)для нижней части:
, (1.23)где МД и МF- мольные массы дистиллята и исходной смеси, Мв и Мн – средние мольные массы жидкости в верхней и нижней частях колонны.
Средняя мольная масса жидкости:
в верхней части колонны
кг/кмоль,в нижней части колонны
кг/кмоль.Мольная масса дистиллята
кг/кмоль.Мольная масса исходной смеси
кг/кмоль, 
кг/с, 
кг/с.Подставим в (1.21) полученные значения и определим максимальную объемную скорость жидкости:
м3/с,2) в нижней части
(1.24) 
м3/с.1.5 Определение основных геометрических размеров ректификационной колонны
Скорость пара должна быть ниже некоторого предельного значения ωпред, при которой начинается брызгоунос. Для ситчатых тарелок.
(1.25)Предельное значение скорости пара ωпред определяем по графику [6, рис 17-20, с624].
Принимаем расстояние между тарелками Н=0.3 м, так как
, 
,следовательно, для верхней части колонны
м/с, для нижней части колонны 
м/с. Подставив данные в (1.25) получим: 
м/с, 
м/с.Диаметр колонны Дк определяем в зависимости от скорости и количества поднимающихся по колонне паров:
, (1.26) 
м 
мТогда диаметр колонны равен:
мСкорость пара в колонне:
Выбираем тарелку типа ТСБ-II
Диаметр отверстий d0=4 мм.
Высота сливной перегородки hп=40 мм.
Колонный аппарат Дк =1600 мм – внутренний диаметр колонны
Fк =2,0 м2 – площадь поперечного сечения колонны
Расчёт высоты колонны
Определение высоты тарельчатой колонны мы проводим по уравнению:
(1.27)
H1=(n-1)H – высота тарельчатой части колонны;
h1 – высота сепараторной части колонны мм., h1 =1000 мм по табл2 [7];
h2 – расстояние от нижней тарелки до днища, мм., h2=2000 мм табл2 [7];
n – число тарелок;
H – расстояние между тарелками.
Для определения высоты тарельчатой части колонны воспользуемся рассчитанным в пункте 1.4 действительным числом тарелок:
м,По выражению (1.27) высота колонны равна:
Hк=4,5+1,0+2,0=7,5 м.
1.6 Расчёт гидравлического сопротивления колонны
Расчёт гидравлического сопротивления тарелки в верхней и в нижней части колонны
, (1.28)где
—сопротивление сухой тарелки, Па; 
— сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения, Па; 
— сопротивление парожидкостного слоя на тарелке, Па.а) Верхняя часть колонны.
Сопротивление сухой тарелки
(1.29)где ξ – коэффициент сопротивления сухих тарелок, для ситчатой тарелки ξ=1,82 [1];
ω0 – скорость пара в отверстиях тарелки:
, (1.30)Плотность жидкости и газа определяем как среднюю плотность жидкости и газа в верхней и нижней частях колоны соответственно:
, (1.31) 
кг/м3.Следовательно, гидравлическое сопротивление сухой тарелки:
Па.Сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения
, (1.33)