Проект ректификационной установки для разделения смеси ацетон-метиловый спирт
Количество прорезей в колпачке:
,
где а – расстояние между прорезями, равное 4 мм
= 100 прорезей
Ширина прорезей в колпачке – 5 мм.
2.7 Расчет гидравлического сопротивления
Общее гидравлическое сопротивление работы колонны:
ΔР = ΔРсух + ΔРσ + ΔРст
Гидравлическое сопротивление неорошаемой тарелки вычисляют:
где ρп – средняя плотность пара, кг/м3;
ξ – коэффициент сопротивления сухой тарелки.
= 480 Па,
= 415 Па.
Гидравлическое сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения:
ΔРσ
=
,
где σ – поверхностное натяжение жидкости, Н/м [2, табл. 4];
d0 – эквивалентный диаметр отверстия, м:
м,
П – периметр прорези, м,
S - площадь поперечного сечения прорези, м2 [3, с. 214].
=
0,06 Па.
Гидравлическое сопротивление жидкостного слоя на тарелке:
ΔРст
=
,
где l – высота прорези, принимаем 70 мм;
k – относительная плотность пены, принимаем 0,5;
е – расстояние от верхнего края прорези до сливного порога, равное 20 мм;
ρж - плотность жидкости, кг/м3;
∆h – высота слоя над сливной перегородкой, м:
,
Vж – объемный расход газовой смеси при рабочих условиях, м3/с:
П – периметр сливной перегородки, м
= 0,0103 м3/с,
= 0,028 м.
= 0,0210 м3/с,
= 0,045 м.
Для верхней части колонны:
ΔРст
=
= 399 Па.
Для нижней части колонны:
ΔРст
=
= 480 Па.
Полное гидравлическое сопротивление:
ΔР = ΔРсух. + ΔРσ + ΔРп
ΔРВ = 480 + 0,06 + 399 = 879,06 Па,
ΔРН = 415 + 0,06 + 480 = 895,06 Па.
Минимальная скорость пара в отверстиях колпачковой тарелке:
и
= 8,78 м/с ,
= 11,57 м/с.
,
тарелка работает
всеми отверстиями.
Гидравлическое сопротивление всех тарелок абсорбционной колонны:
ΔР = ΔР · п
ΔР = 879,06 · 16 + 895,06 · 16 = 28385,9 Па.
2.8 Расчет патрубков и штуцеров
Внутренний диаметр патрубка определяется из уравнений расхода:
,
откуда
,
где G – массовый расход перекачиваемой среды, кг/с
ρ – плотность среды, кг/м3.
Расход перекачиваемой среды известен, а скорость среды в трубопроводе задаются, исходя из следующий значений скоростей, обеспечивающих близкий к оптимальному диаметру трубопровода, при котором суммарные затраты на перемещение среды минимальны [3, с. 16].
Внутренний диаметр штуцера на выходе пара из верхней части колонны и на входе пара в нижнюю часть колонны:
=
0,496 м принимаем
d = 500 мм.
Внутренний диаметр штуцера на входе исходной смеси в колонну (массовый расход перекачиваемой среды равен производительности исходной смеси):
,
,
где ρ1
и ρ2
– плотности
массы соответственно
ацетона и этилового
спирта при
температурах
:
хF = 0,191 →
= 59,8 єС,
Ацетон ρ1 = 746 кг/м3
Метиловый
спирт ρ2
= 756 кг/м3 при
=
59,8 °С [2, табл. 2].
ρF = 0,30 · 746 + (1 – 0,30) · 756 = 753 кг/м3,
=
0,106 м принимаем
d = 125 мм.
Внутренний диаметр штуцера на входе флегмы в колонну (массовый расход перекачиваемой среды равен расходу жидкости в верхней части колонны):
=
0,162 м принимаем
d = 200 мм.
Внутренний диаметр штуцера на выходе кубового остатка из колонны (массовый расход перекачиваемой среды равен производительности кубового остатка):
,
,
где ρ1
и ρ2
– плотности
массы соответственно
ацетона и этилового
спирта при
температурах
:
хW = 0,017 →
= 64,1 єС,
Ацетон ρ1 = 740,5 кг/м3
Метиловый
спирт ρ2
= 751,9 кг/м3 при
=
64,1 °С [2, табл. 2].
ρW = 0,03 · 740,5 + (1 – 0,03) · 751,9 = 751,6 кг/м3,
=
0,142 м принимаем
d = 150 мм.
Внутренний диаметр штуцера на выходе жидкости из колонны (массовый расход перекачиваемой среды равен расходу жидкости в нижней части колонны):
=
0,231 м принимаем
d = 250 мм.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. – Л.: Химия, 1987
Б. А. Ульянов, А. В. Бадеников, Б. И. Щелкунов, В. Г. Ликучев. Процессы и аппараты химической технологии. Учебное пособие – Ангарск: Изд-во АГТА, 2003
Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию. Под ред. Ю.И. Дытнерского, 2-е изд., перераб. и дополн.- М.: Химия, 1991
Процессы и аппараты химической промышленности: Учебник для техникумов. Под ред. П.Г. Романков, М.И. Курочкина, Ю.Я. Мозжерии и др. - Л.: Химия, 1989
Размещено на