Определение гидравлического сопротивления тарелок и давления в кубе колонны

 

Рассчитываем гидравлическое сопротивление тарелки в верхней и нижней части колонны:

(1.6 [1]),

где - это сопротивление сухой тарелки, - сопротивление, вызываемое силами поверхностного натяжения, - это сопротивление парожидкосного слоя на тарелке.

а) верхняя часть колонны

Гидравлическое сопротивление сухой тарелки:

(стр.209 [2]),

где - это коэффициент сопротивления сухих тарелок (для клапанных тарелок ). (стр.210 [2])

- живое сечение прорезей

Сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения, вычисляется по эмпирической формуле:

где - поверхностное натяжение жидкости при температуре в верхней части колонны 75 .

(табл. XXIV [1]),

(табл. XXIV [1]).

.

Сопротивление парожидкостного слоя на тарелке:

(1.64 [1]),

где - это высота парожидкостного слоя, - это ускорение свободного падения, - это относительная плотность газожидкостного слоя (принимаем К=0,5).

- высота слоя над сливной перегородкой.

(1.65 [1]),

где - объемный расход жидкости, П – периметр слива равный 1,26 м, К – это отношение плотности пены к плотности жидкости (принимаем равным 0,5).

- высота сливной перегородки (принимаем равной 0,04).

Общее сопротивление тарелок в верхней части колонны

б)нижняя часть колонны

(табл. XXIV [1]),

(табл. XXIV [1]).

.

Общее сопротивление тарелок в нижней части колонны:

Проверим, соблюдается ли при расстоянии между тарелками необходимое для нормальной работы тарелок условие:

(стр. 355 [1]).

Для тарелок, нижней части колонны, у которых гидравлическое сопротивление больше чем у тарелок верхней части:

условия соблюдаются.

Проверим равновесность тарелок:

Рассчитаем минимальную скорость пара в отверстиях , достаточную для того, чтобы клапанная тарелка работала всеми отверстиями:

(стр.355 [1]).

а) верхняя часть колонны

б)нижняя часть колонны

Рассчитанная скорость

а) верхняя часть колонны

б)нижняя часть колонны

Следовательно, тарелки будут работать всеми отверстиями.

Общее гидравлическое сопротивление тарелок:

Давление в кубе колонны

ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС КОЛОННЫ

 

(7.13 [1]),

где - это расход теплоты в паровом подогревателе исходной смеси, Вт;

- это расход теплоты, получаемой в кубе-испарителя от греющего

пара, Вт;

- расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в дефлегматоре - конденсаторе, Вт;

- количество тепла, уходящее из колонны вместе с кубовым остатком, Вт;

- количество тепла, уходящее из колонны вместе с дистиллятом, Вт;

- тепловые потери колонны в окружающую среду, Вт.

Из теплового баланса нужно рассчитать количество тепла, необходимое для подогрева кубового остатка в кипятильнике.

1. Количество тепла, уходящее из колонны вместе с дистиллятом:

(7.14 [1]),

где (из мат. баланса); (по графику);

- теплоемкость дистиллята.

(номограмма XI [1]),

(номограмма XI [1]).

.

2. Количество тепла, уходящее из колонны вместе с кубовым остатком:

(номограмма XI [1]).

3. Количество тепла, приходящее в колонну с сырьем:

(номограмма XI [1]),

(номограмма XI [1]).

4. Количество тепла, отдаваемое в дефлегматоре:

(7.15 [1]),

где - удельная теплота конденсации паров в дефлегматоре;

(табл. XLV [1]).

(табл. XLV [1]).

.

5. Расход теплоты получаемой в кубе-испарителе от греющего пара

(с учетом, что потери составляют 5%):

(7.14 [1]).

6. Количество тепла, необходимое для подачи в подогреватель сырья для нагрева сырья от 18 до температуры кипения () (с учетом, что потери составляют 5%):

7. Тепловые потери колоны в окружающую среду тогда:

8. Расход горячей струи:

где ― удельная теплота парообразования кубового остатка, Дж/кг; табл. XLV [1]

удельные теплоты парообразования взяты при температуре низа колонны t_н=94⁰С

9. Расход греющего пара с р_абс=1 кгс/см² и влажностью 5%

а) в кубе-испарителе:

стр. 360[1]

- удельная теплота конденсации греющего пара, Дж/кг;

б) в подогревателе исходной смеси:

Всего 1,816 кг/с или 6,538 т/ч

10. Расход охлаждающей воды при нагреве ее на 20⁰С

а) в дефлегматоре:

б) в водном холодильнике дистиллята:

в) в водяном холодильнике кубового остатка:

Всего 0,043 м³/с или 154,98 м³/ч