Полный расчет ректификационной колонны
б) критерий Прандтля для пара и жидкости в верх
ней и нижней части колонны:
в) приведенная толщина жидкой пленки для верхней и нижней части колонны:
г) высота единиц переноса в газовой фазе для верхней и нижней части колонны:
м
м
д) высота единиц переноса в жидкой фазе для верхней и нижней части колонны:
м
м
Тогда высота единиц переноса равна:
м
м
Определим высоту слоя насадки по формуле:
Тогда общую высоту аппарата определим по формуле:
2.4 Ориентировочный расчет теплообменников
Произведем ориентировочные расчеты пяти теплообменников: куба-испарителя, подогревателя, дефлегматора и двух холодильников (дистиллята и кубового остатка).
2.4.1 Куб-испаритель
Исходные данные: Qk=3924.32кВт, tw=71ْC
Δt=tгп-tw
Пусть Δt=30ْC, тогда:
tгп= Δt+ tw=101ْC,
при tгп= 101ْC,
pгп=1.0728кгс/см2, rгп=2257.6 кДж/кг
пусть коэффициент теплопередачи Кор=800Вт/(м2.К)
Определим поверхность теплообмена по формуле:
м2
По ориентировочной поверхности теплообмена выбираем стандартный куб-испаритель с внутренним диаметром кожуха D=1000 мм, числом труб n=747, с поверхностью теплообмена F=176 м2 и длиной труб l=3м.
2.4.2 Подогреватель
Исходные данные: кг/с, xF=0.48, tF=58.4 ْC, tнач=20 ْC, .
Определим среднюю температуру:
Δtм=tгп-tF=101-58.4=42.6 ْC
Δtб=tгп-tнач=101-20=81 ْC
ْC
tср=tгп- Δtср=41.23 ْC
Определим вязкость смеси:
мПа.с
мПа.с
мПа.с
Определим теплоемкость смеси:
Определим количество теплоты в подогревателе:
Вт
Пусть Кор=300Вт/(м2.К), тогда
м2
м
м
0.01161<Sтр<0.0232
Исходя из сделанных расчетов можем выбрать стандартный четырехходовой подогреватель с внутренним диаметром кожуха D=600 мм, числом труб n=334, длиной труб l=3м, проходным сечением одного хода Sт=1.6.10-2м и числом рядов труб nр=18.
Определим расход греющего пара по формуле:
кмоль/с
2.4.3 Дефлегматор
Исходные данные: QD=3703,486 кВт, tD=56 ْC, tвнач=15 ْC, tвкон=40 ْC
Определим среднюю температуру:
Δtм=tD-tвкон=16 ْC
Δtб=tD-tвнач=41 ْC
ْC
tср=tD- Δtср=29.32 ْC
Определим теплофизические свойства воды при tср=29.32 ْC:
· λ =0.6167Вт/(м.К)
· μ=0.8125 мПа.с
· ρ=996.14кг/м3
· β=3.12.10-4 1/К
· с=4189Дж/кгК
Пусть Кор=500Вт/(м2.К), тогда
м2
кг/с
м
м
0.03<Sтр<0.07
Исходя из сделанных расчетов выбираем: стандартный четырехходовой дефлегматор 20x2 с внутренним диаметром кожуха D=1000 мм, числом труб n=1072, длиной труб l=4м, проходным сечением одного хода Sт=5.1.10-2м, числом рядов труб nр=34 и стандартный шестиходовой дефлегматор 25x2 с внутренним диаметром кожуха D=1200 мм, числом труб n=958, длиной труб l=4м, проходным сечением одного хода Sт=5.2.10-2м, числом рядов труб nр=32.
2.4.4 Холодильник дистиллята
Исходные данные: кг/с, tD=56 ْC, tвкон=25 ْC, tвнач=15 ْC, t1кон=25 ْC.
Определим среднюю температуру:
Δt1=tD-tвкон=31 ْC
Δt2=t1кон-tвнач=10 ْC
δt1=tD-t1кон=31 ْC
δt2=tвкон-tвнач=10ْC
ْC
ْC
так как δt1>δt2, то
ْC