Гидравлический расчёт колонны

Гидравлическое сопротивление тарелки равно сумме потерь напора на сухой тарелке и в слое жидкости:

, Па

а) верхняя часть колонны

Потеря напора на неорошаемой тарелке

, Па

ζ–коэффициентсопротивления; дляклапанной тарелки при полностью открытом клапане ζ = 3,63

ω₀–скоростьпаравотверстии:

, м/с

где f–долясвободногосечениятарелки, для клапанных тарелок с диаметром

D = 600 мм принимаем f = 0,09;

–средняяплотностьпаравверхнейчастиколонны.

, кг/м³

, Па

Потеря напора в слое жидкости:

–высотасливнойпланки, ориентировочнопринимаем 60 мм(0,06м).

–подпоржидкостинадсливнойпланкой. Подпоржидкостиприпрямойсливнойпланке:

, м

где –объёмныйрасходжидкостивверхнейчастиколонны, м³/ч.

29

Объёмный расход в верхней части колонны:

 

H

h/

hп

∆h

∆

y

b

H–межтарельчатоерасстояние;

h_n–высотасливнойпланки;

b–максимальнаяширинасливногокармана;

y–вылетниспадающейструи;

∆–градиент уровня жидкости;

∆h–подпоржидкостинадпланкой;

h^/–высотаслояневспененнойжидкости.

–средняяплотностьжидкости.

, кг/м³

30

(Па)

Определяем сопротивление орошаемой тарелки

(Па)

б) нижняя часть колонны

Сопротивление сухой тарелки:

где –средняяплотностьпаравнижнейчастиколонны.

, кг/м³

(Па)

Средняя мольная масса жидкости в нижней части колонны:

Средняя мольная масса питания:

Объёмный расход жидкости в нижней части колонны:

Подпор жидкости над сливной планкой:

, м

31

Сопротивление слоя жидкости на тарелке:

, Па

Сопротивление орошаемой тарелки:

, Па

Суммарное сопротивление всех тарелок:

Па

32

Тепловой расчёт установки

Расход тепла, отдаваемого парами воде при конденсации в дефлегматоре:

, Вт

–теплотаконденсациипаров, Дж/кг.

при

, Дж/кг

, Вт(Вт = Дж/с)

Расход тепла, получаемого кубовой жидкостью от греющего пара в кипятильнике:

С_D и С_W при t_В и t_Н, С_F при t_F.

при

Дж/кг*К

при

при

Расход тепла в паровом подогревателе питания:

33

, Вт

С_F–принятаприсреднейтемпературе

t_нач–температурадоподогревателя, принимаемаяравной 18°С.

при

, Вт.

Расход тепла, отдаваемого дистиллятом воде в холодильнике:

–принятаприсреднейтемпературе

t_кон–температурапослехолодильника, принимаемая равной 25°С.

при

, Вт.

Расход тепла, принимаемого водой от кубового остатка в холодильнике

, Вт

–принятаприсреднейтемпературе

t_кон–температурапослехолодильника, принимаемаяравной 25°С.

при

, Вт.

Расход греющего пара с давлением и степенью сухостью

x =95%.

34

а) в кипятильнике:

, кг/с

, при Р = 4 ат.

, кг/с

где - удельная массовая теплота конденсации греющего пара при давлении 4 ат, Дж/кг.

б) в подогревателе питания:

, кг/с

, кг/с

Всего пара: 0,474+ 0,159 = 0,633 кг/с

Расход охлаждающей воды при нагреве на 20°С.

а) в дефлегматоре:

, кг/с

С_в–теплоёмкостьводыпри 20°С

, кг/с

б) в холодильнике дистиллята:

, кг/с

, кг/с

в) в холодильнике кубового остатка

, кг/с

35

, кг/с

36

Всего воды 0,189 + 0,0860+ 0,256=0,531 кг/с