Гидравлический расчет тарелок

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

а)верхняя часть колонны:

Потеря напора на неорошаемой тарелке:

ж.

где ж-1,82- коэффециент сопротивления неорошаемых ситчатых тарелок со свободным сечением 7−10%,.

= 16,3 м/с.

гдедоля свободного сечения тарелки.

1,82••2,8/2=677 Па.

Потеря напора в слое жидкости:

= т ().

гдевысота сливной планки, м;

=0,04 м.;

• -подпор жидкости над сливной планкой;
• -средняя плотность жидкости.

.

Потеря напора в слое жидкости:

=796•9,81•(0,04−0,71)=311,80 Па.

Определяем сопротивление орошаемой тарелки:

=677+311,8=989 Па.

б) нижняя часть колонны:

Сопротивление сухой тарелки:

ж,.

=1,82•701 Па.

.

Средняя мольная масса жидкости в нижней части колонны:

=0,123•78+(1−0,123)•92=90,3 кг/кмоль.

Средняя мольная масса питания:

.

=0,230•78+(1−0,230)•92=88,8 кг/кмоль.

Объемный расход жидкости:

.

.

Сопротивления слоя жидкости на тарелке:

= 796•9,81(0,04+0,0013)=311,3 Па Сопротивление на орошаемой тарелке:

?=+=701+311,3=1012,3 Па.

Суммарное сопротивление всех тарелок:

.

=14•989+14•1012,3=28 018,2 Па.

Определение числа тарелок и высоты колонны

Строим рабочую диаграмму процесса ректификации y-x, т. е. чертим равновесную и рабочие линии процесса. Вписываем прямоугольные треугольники между равновесной и рабочими линиями, получаем число теоретических тарелок в верхней и нижней части колонны (Приложение 3):

=7; =7.

Число тарелок рассчитываем по уравнению (2,с356):

n=/з,.

Для определения среднего к.п.д. тарелок з находим коэффициент относительной летучести разделяемых компонентов б= и динамичесий коэффициент вязкости исходной смеси м при средней температуре в колонне, равной 98.

При этой температуре давление насыщенного пара бензола =1000мм рт. ст., толуола 380 мм рт. ст., откуда б=1000/380= 2,632.

Динамический коэффициент вязкости бензола при 98 равен 0,27 сП, толуола 0,28 сП.

Принимаем динамический коэффициент вязкости исходной смеси:

=0,27+0,28/2=0,28 сП. сП=0,28•Па•с.

Тогда:

б•м=2,632•0,28=0,75.

Находим по рисунку 7.4[2,с. 323] средний к.п.д. тарелок з=0,50.

Длина пути жидкости на тарелке:

l= D-2b=0,8−2•0,09=0,62 м.

По рисунку 7.5 [2,с.324] находим значение поправки на длину пути ?, т.к. l<0,9, ?=0.

Вычисляем число действительных тарелок в верхней и нижней частях колонны:

Тепловой расчет колонны

Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в дефлегматореконденсаторе, находим по уравнению:

Расход теплоты получаемой в кубе-испарителе от греющего пара находим по уравнению:

Все значения теплоемкостей находим из справочника [2,с.562]:

Расход тепла в паравом подогревателе питания:

Расход тепла, отдаваемого дистиллятом воде в холодильнике:

Расход тепла, принимаемого водой от кубового остатка в холодильнике:

Расход греющего пара с давлением =4ат. И влажностью 5%:

а) в кубе-испарителе:

Всего пара 0,816 кг/с или 2,9 т/ч.

Расход охлаждающей воды при нагреве ее на 20: