Xreferat.com » Рефераты по промышленности и производству » Расчет ректификационной колонны

Расчет ректификационной колонны

src="https://xreferat.com/image/76/1307088791_131.gif" alt="Расчет ректификационной колонны" width="75" height="49" align="BOTTOM" border="0" /> (1.45)


где F – площадь теплопередающей поверхности, м2;

Q – тепловая нагрузка аппарата;

К – коэффициент теплопередачи Вт, (м2·к);

∆tср средний температурный напор, °К.

Определяем тепловую нагрузку:


Расчет ректификационной колонны, (1.46)

где Gхол – массовый расход этанола, кг/с;

схол – средняя удельная теплоёмкость этанола Дж/кг·с;

t2, t1 – конечная и начальная температуры этанола, °С,

X= 1.05 – коэффициент учитывающий потери тепла в окружающую среду.

Средняя температура этанола:


Расчет ректификационной колонны, (1.47)


Расчет ректификационной колонны.


Этому значению температуры этанола соответствует значение теплоёмкости С=2933 Дж/кг·К:


Q=3,06·2933·(95,6-20) ·1,05=712·103 Вт.

Расход пара определяем из уравнения:


Q=D·r, (1.48)


D – расход пара, кг/с;

r – средняя теплота конденсации пара Дж/кг.

Из формулы (1.48) следует, что


Расчет ректификационной колонны,

Расчет ректификационной колонны.


Расчёт температурного режима теплообменника.

Цель расчёта – определение средней разности температур ∆tср и средних температур теплоносителей tср1 и tср2.

Для определения среднего температурного напора составим схему движения теплоносителей (в нашем случае схема противоточная)


Расчет ректификационной колонныТн=132,7 пар Тн =132,7°С

∆tм = Тн - tк =132,7-85=47,7

∆tб = Тн – tн =132,7-20=112,7


Расчет ректификационной колонны.

tк=85 этиловый спирт tн =20°С

∆tм = 47,7

∆tб = 112,7


Тн выбираем по табл. XXXIX [4]

tср1 = Тн=132,7 °С, т.к. температура пара в процессе конденсации не меняется.


т.к Расчет ректификационной колонны, то

Расчет ректификационной колонны (1.49)


Расчет ректификационной колонны,

∆ tср= tср1-tср2=132,7-75,8=56,9°С.


Температура одного из теплоносителей (пара) в аппарате не изменяется, поэтому выбор температурного режима окончателен.

Ориентировочный расчёт площади поверхности аппарата. Выбор конструкции аппарата и материалов для его изготовления.

Ориентировочным расчётом называется расчёт площади теплопередающей поверхности по ориентировочному значению коэффициента теплопередачи К, выбранному из [4]. Принимаем К=900 Вт/(м2К), тогда ориентировочное значение площади аппарата вычислим по формуле (1.45):


Расчет ректификационной колонны (1.50)

,


Учитывая, что в аппарате горячим теплоносителем является пар, для обеспечения высокой интенсивности теплообмена со стороны метанола необходимо обеспечить турбулентный режим движения и скорость движения метанола в трубах аппарата Расчет ректификационной колонны2= 1,0 м/с [4].

Для изготовления теплообменника выбираем трубы стальные бесшовные диаметром 25х2мм. необходимое число труб в аппарате n, обеспечивающее такую скорость, определим из уравнения расхода:


Расчет ректификационной колонны (1.51)


Расчет ректификационной колонны.


Такому числу труб в одном ходе n=12 шт, и площади поверхности аппарата F=13,9≈14 м2 по ГОСТ15118-79 и ГОСТ 15122-79 наиболее полно отвечает двухходовой теплообменник диаметром 325 мм, с числом труб 56 (в одном ходе 28 шт.), длинной теплообменных труб 4000 мм и площадью поверхности F=13м2.


1.8.2 Расчет дефлегматора

Тепловую нагрузку дефлегматора определим из теплового баланса.


Таблица 2— Тепловой баланс для дефлегматора

Приход теплоты Расход теплоты

1. С паром из колонны

Расчет ректификационной колонны

2. С охлаждающей водой

Расчет ректификационной колонны

3. С дистиллятом

Расчет ректификационной колонны

4. С охлаждающей водой

Расчет ректификационной колонны


Приход теплоты

Расход теплоты

1. С паром из колонны


Расчет ректификационной колонны


2. С охлаждающей водой


Расчет ректификационной колонны


3. С дистиллятом


Расчет ректификационной колонны


4. С охлаждающей водой


Расчет ректификационной колонны


Потерями теплоты в окружающую среду пренебрегаем.

Тепловой баланс:

Расчет ректификационной колонны, (1.52)

Расчет ректификационной колонны, (1.53)


откуда расход охлаждающей воды на дефлегматор:


Расчет ректификационной колонны. (1.54)


Количество паров, поднимающихся из колонны:


Расчет ректификационной колонны, (1.55)

Расчет ректификационной колонны кг/с.


Скрытую теплоту конденсации паровой смеси в дефлегматоре определяем по формуле:


Расчет ректификационной колонны, (1.56)


где rДэ=852·103 Дж/кг, rДв=2307·103 Дж/кг при tД=79ْ С.


Расчет ректификационной колонны Дж/кг.


Принимаем температуру охлаждающей воды на входе в дефлегматор tн=9ْ С, на выходе tк=29ْ С, тогда расход воды на дефлегматор составит:


Расчет ректификационной колонны кг/с.


1.8.3 Выбор холодильника дистиллята

Расход воды на холодильник определяем из уравнения теплового баланса


Таблица 3—Тепловой баланс

Приход теплоты Расход теплоты

1. С дистиллятом

Расчет ректификационной колонны

2. С охлаждение волы

Расчет ректификационной колонны

3. С охлажденным дистиллятом

Расчет ректификационной колонны

4. С охлаждающей водой

Расчет ректификационной колонны


Приход теплоты

Расход теплоты

1. С дистиллятом


Расчет ректификационной колонны


2. С охлаждение волы


Расчет ректификационной колонны


3. С охлажденным дистиллятом


Расчет ректификационной колонны


4. С охлаждающей водой


Расчет ректификационной колонны


Тепловой баланс:

Расчет ректификационной колонны (1.57)


Подставляя в последнее уравнение вместо Расчет ректификационной колонны, выражения из теплового баланса и решая его относительно расхода охлаждающей воды, имеем:


Расчет ректификационной колонны (1.58)


где сд – теплоёмкость дистиллята при его средней температуре. Дано tод охлаждения дистиллята t=35,0°С.


Расчет ректификационной колонны.


Теплопроводность дистиллята при этой температуре


Расчет ректификационной колонны, (1.59)

где Расчет ректификационной колонны; Расчет ректификационной колонны

Расчет ректификационной колонны,

Расчет ректификационной колонны,


(начальные конечные температуры принимаем такими же, как в дефлегматоре)


1.8.4 Холодильник кубового остатка

Таблица 4—Тепловой баланс для холодильника кубового остатка

Приход теплоты Расход теплоты

1. С кубовым остатком

Расчет ректификационной колонны

2. С охлаждение волы

Расчет ректификационной колонны

3. С охлажденным кубовым остатком

Расчет ректификационной колонны

4. С охлаждающей водой

Расчет ректификационной колонны


Расчет ректификационной колонны, .60)

Подставим в это уравнение вместо Расчет ректификационной колонны, выражение теплового баланса и, решая его относительно расхода охлаждающей воды, получим:


Расчет ректификационной колонны, (1.61)


где Расчет ректификационной колонны - теплоёмкость кубового остатка при его средней температуре tхиср,


Расчет ректификационной колонны.


Конечная температура кубового остатка задана 45°С:


Расчет ректификационной колонны, Расчет ректификационной колонны

Расчет ректификационной колонны

Расчет ректификационной колонны


1.8.5 Кипятильник колонны

Тепловая нагрузка кипятильника колонны определялась ранее Q=5590,6 кВт, средняя разность температур в кипятильнике – разность между температурой греющего пара при Р=0,3МПа и температурой кипения кубового остатка:

Расчет ректификационной колонны


При ориентировочно принятом значении коэффициента в кипятильнике к=1500 Вт(м3к) площадь поверхности теплообменника составит:


Расчет ректификационной колонны (1.62)


Расчет ректификационной колонны

2. Конструктивный расчёт ректификационной колонны


2.1 Расчёт диаметров штуцеров, подбор фланцев


Рассчитаем диаметры основных штуцеров, через которые проходят известные по величине материальные потоки, а именно: штуцер подачи исходной смеси, штуцеры выхода паров из колонны, штуцер выхода кубового остатка.

Независимо от назначения штуцера его диаметр рассчитывают из уравнения расхода:


Расчет ректификационной колонны, (2.1)


где V – объёмный расход среды через штуцер, м3/с; Расчет ректификационной колонны – скорость движения среды в штуцере, м/с;


Расчет ректификационной колонны;

Расчет ректификационной колонны


Штуцер подачи исходной смеси


Расчет ректификационной колонны (2.2)


Расчет ректификационной колонны,


при

Расчет ректификационной колонны

Расчет ректификационной колонны;

Расчет ректификационной колонны


Расчет ректификационной колонны,

Расчет ректификационной колонны.


Принимая Расчет ректификационной колонныXF=1,5м/с, получим:


Расчет ректификационной колонны.


Стандартный размер трубы для изготовления штуцера по ГОСТ 9941-62, 70x3 (внутренний диаметр dвн=70-3·2=64мм).

Скорость движения питательной смеси в штуцере:


Расчет ректификационной колонны, (2.3)

Расчет ректификационной колонны.


Штуцер подачи флегмы:


Расчет ректификационной колонны , (2.4)


При Расчет ректификационной колонны


Расчет ректификационной колонны.

Расчет ректификационной колонны


Принимаем Расчет ректификационной колонныXR=1,0м/с,

Тогда


Расчет ректификационной колонны


Стандартный размер трубы для изготовления штуцера по ГОСТ 9941-62, 70x3 (внутренний диаметр dвн=70-3·2=64мм).

Скорость движения флегмы в штуцере:


Расчет ректификационной колонны

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: