Расчет двух ректификационных установок непрерывного действия для разделения смеси этилацетат – толуол
Подставив численные значения, получим:
Гидравлическое сопротивление орошаемой насадки в верхней и нижней частях колонны:
mg width=220 height=25 src="images/referats/9465/image224.png">
Общее гидравлическое сопротивление орошаемой насадки в колонне:
(1.47)
Гидравлическое сопротивление насадки составляет основную долю общего сопротивления ректификационной колонны. Общее же сопротивление колонны складывается из сопротивления орошаемой насадки, опорных решёток, соединительных паропроводов от кипятильника к колонне и от колонны к дефлегматору, Общее гидравлическое сопротивление ректификационных колонны обуславливает давление и, следовательно, температуру кипения жидкости в испарители.
2. Тепловой баланс ректификационной установки
Тепловой баланс колонны имеет вид:
(4.73)
где - тепловая нагрузка, соответственно по исходному веществу, по кипятильнику, по дистилляту, по кубовому остатку, по дефлегматору и потери тепла, примем равными 5%.
Из баланса определяем количество тепла, которое необходимо подводить к кипятильнику.
Тепловая нагрузка по кубовому остатку, в количестве , рассчитывается по формуле:
(4.74)
где - теплоёмкость кубового остатка, при температуре , [2 рис. XI с. 562], ;
- температура кубового остатка колонны.
(4.75)
где - массовая доля кубового остатка.
Тепловая нагрузка по исходному веществу, в количестве кг/с, рассчитывается по формуле:
(4.76)
где - температуры смеси;
- теплоёмкость исходной смеси, при средней температуре, [2 рис. XI с. 562], .
(4.77)
где - массовая доля исходной смеси.
Подставим численные значения, получим:
Тепловая нагрузка аппарата по дистилляту, в количестве Р=0,352 кг/с, рассчитывается по формуле:
(4.78)
где - температура дистиллята, взятая из диаграммы t-х,y, 0С;
- теплоёмкость дистиллята, при температуре , [2 рис. XI с. 562], .
(4.79)
где - массовая доля дистиллята.
Подставим численные значения, получим:
Для дефлегматора тепловая нагрузка аппарата составит:
(4.80)
где - удельная теплота парообразования дистиллята, при , Дж/кг.
(4.81)
Подставим эти численные значения в уравнение теплового баланса и определим количество тепла, которое необходимо подводить к кипятильнику:
Для подогрева используют насыщенный водяной пар давлением 0,3 МПа. Температура конденсации Характеристики конденсации при этой температуре: Расход греющего пара вычисляется по формуле:
(4.82)
3. Подробный расчёт подогревателя исходной смеси
Рассчитать и подобрать нормализованный кожухотрубчатый теплообменника для подогрева исходной смеси, насыщенным водяным паром. Начальная температура исходной смеси, в количестве Gсм=5000 кг/ч (1,3889 кг/с), t1н=20 0С, конечная t1к=95 0С.
Давление насыщенного водяного пара составляет 3 атм, температура конденсации насыщенного водяного пара составляет 133 0С; удельная теплота парообразования равна 2171000 Дж/кг.