ra » 719 кг/м3
rб » 805 кг/м3
б) Расчет плотности пара:
pu=RT2
в) Расчет рекомендуемой скорости пара:
»1,04м/с
Расчет габаритов низа колонны.
Рекомендуемая скорость пара рассчитывается при температуре t0»77°C (диаграмма T(x,y))
а) Расчет плотности жидкости:
ra»724кг/м3
rб»818кг/м3
б) Расчет плотности пара:
Рекомендуемая скорость пара:
м/с
в) Расчет
:
Расчет rкуб производится по принципу аддитивности:
rкуб=raЧa0+ rбЧ(1-a0)
при t0=77°С
rкуб=500*0,025+396Ч(1-0,025) »398,6кДж/кг
Расчет Qкип.
Qкип=W0Чc0Чt0-W1Чc1Чt1+П(RЧrд+iп)
По диаграмме Т(x,y) определяем:
- по х1t1=63,8°C - по х2t2=56,7°C - по х0t0=77°C
Вычисляем теплоемкости смеси при разных температурах:
с0=сaЧa0+сб(1-a0) =0,58*4, 19*0,025+4, 19*0,45*(1-0,025) =1,47кДж/кгК
с1=сaЧa1+сб(1-a1) =0,555·4, 19*0,15+0,444*4, 19*0,85=1,93 кДж/кгЧК
с2=сaЧa2+сб(1-a2) =
0,546·4, 19*0,925+0,43*4, 19*0,075=2,25 кДж/кгЧК
Значения сa и сб взяты из номограммы
При температуре t2=56,7°C удельная теплота парообразования дистиллята:
при t2 = 56,7 °С
rД=raa2+rб(1-a2) =522,4·0,925+410,7·(1-0,925) =595,5 кДж/кг
Энтальпия пара:
iп =c2·t2+rд=2,25·56,7+595,5»654,5 кДж/кг
Qкип=1,9·1,47·77-2,22·1,93·63,8+0,3(2,45·595,5+654,5) =575,7 кВт
Теперь можно рассчитать диаметр колонны:
Расчет высоты.
H = h(Nобщ-1) +Zв+Zн = 0,5(64-1) +2+1 = 34,5 м
Габариты колонны.
Н = 34,5 м
d=1000ммРасчет гидравлического сопротивления тарелочной части колонны.
Общее гидравлическое сопротивление тарелки:
ΔР=ΔРс+ΔРσ+ΔРж, Па.
― Расчет потери напора пара на преодоление местных сопротивлений на сухой (неорошаемой) тарелке
ΔРс=ξ
, Па.Коэффициент сопротивления для клапанной тарелки ξ= 3,6 по [5, стр.25]
Скорость пара в отверстии тарелки:
м/сΔРс=3,6*
Па.― Расчет сопротивления, вызываемого силами поверхностного натяжения.
ΔРσ=
, Па.dэ=d0=40 мм - эквивалентный диаметр отверстия тарелки.
При
ºCσА=15,9*10-3 Н/м [1, стр.501, табл. XXII]
σб=22,1*10-3 Н/м
σср=
Н/мΔРσ=
Па.― Расчет статистического сопротивления слоя жидкости на тарелке.
ΔРж=КА*hж*ρж*g, Па
Относительная плотность парожидкостной смеси КА=0,5-0,7
Средняя плотность жидкости
ρж=
кг/м3высота слоя жидкости на тарелке
hж = hw +how
высота перегородки hw=0,03-0,05м
Подпора жидкости на сливной перегородке:
how =
Периметр слива П' =1,12 м
Объемный расход жидкости
R=2,94 
K/моль см 
м3/сhow =
мhж=0,04+0,02=0,06 м
ΔРж=0,5*0,06*770*9,81=226,6 Па
И так ΔР=514+1,9+226,6=642,5 Па
Проверим, соблюдается ли при расстоянии между тарелками 0,5 м необходимые для нормальной работы тарелок условие:
h >1,8*
0,4 >1,8*
0,4 > 0,17 => условия выполняются
Полное сопротивление тарельчатой колонны определяется числом тарелок
nΣ =64 в колонне.
ΔРполное =ΔР* nΣ =642,5*64=31120 Па.
Расчет диаметров штуцеров.
1) Штуцер для ввода исходной смеси.
d=
, илиисходные данные:
=2,22 кг/с 
=0,23 
t1= 63,8 ºC
ρA=640,1 кг/ м3
ρВ=829,2 кг/ м3
ω1=0,9м/с
ρ1=Х1*ρА+(1-Х1) *ρВ=0,23*640,1+(1-0,23) *829,2=785,7 кг/ м3
d=
=0,06м =60ммПринимаю
Dу=50мм,dн=55мм, S=3,5мм, Н=120мм
2) Штуцер для вывода пара из колонны.
d =
, ммИсходные данные:
=1,3 кг/с 
=10-20 м/с 
=1,67 кг/м3d=
=0,35м =350 ммПринимаю
Dу=350 мм, dн=358 мм, S=4 мм, Н=235 мм
3) Штуцер для ввода флегмы.
d=
, ммИсходные данные:
=0,882 кг/с 
=724,8 кг/м3 
=0,5-1,0 м/сd=
=0,045 м =45 ммПринимаю
Dу=50 мм, dн=55 мм, S=3,5 мм, Н=120 мм
4) Штуцер для вывода кубового остатка.
d=
, ммИсходные данные:
=1,7 кг/с 
=0,5-1,0 м/с [7, стр.41] 
=815,3кг/м3d=
=0,06 м =60 ммПринимаю
Dу=50 мм, dн=55 мм, S=3,5 мм, Н=120 мм
5) Штуцер для ввода парожидкостной смеси.
d=
, илиf=0,25*fтр
fтр= 0,176 м2
d=
=0,237 м =237 ммПринимаю
Dу=250 мм, dн=260 мм, S=5 мм, Н=175 мм
6) Штуцер для вывода жидкости.
d=
, ммИсходные данные:
=1,9 кг/с 
=0,5-1,0 м/с =815,3кг/м3d=
=0,06 м =60 ммПринимаю
Dу=50 мм, dн=55 мм, S=3,5 мм, Н=120 мм
Тепловой баланс ректификационной установки
1) Расход тепла в кипятильнике:
(рассчитан выше)
2) Расход греющего пара в кипятильнике:
По (3, стр.525, табл. LVII) через давление греющего пара P =0,4 MПа=4 ат находим удельную энтальпию пара:
=4ат rкон=2744 