Расчет ректификационной установки для непрерывного разделения смеси бензол-толуол при атмосферном давлении
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
При
Определим скорость пара по уравнению:
,
где -предельная скорость пара, ; -эквивалентный диаметр щели (для ), м; -относительное свободное сечение тарелки; -динамический коэффициент вязкости жидкости, ; - динамический коэффициент вязкости воды при , ; -коэффициент, равный для нижнего и 10 для верхнего пределов работы тарелки.
Для предварительного расчёта величины зададимся и соответственно (для верхней нижней частей колонны):
а) Для верхней части колонны:
б) Для нижней части колонны:
Рабочую скорость пара определим по соотношению [4]:
а) Для верхней части колонны:
б) Для нижней части колонны:
.2.2 Определение диаметра колонны
Диаметр колонны найдем из уравнения:
,
где -объёмный расход пара, ;
Объёмный расход пара найдём по соотношению:
,
где -массовый расход пара, ; -плотность пара в соответствующей части
колонны, .
Для верхней части колонны
а) Для верхней части колонны:
б) Для нижней части колонны:
Примем диаметр колонны . Тогда скорость пара в колонне будет:
а) Для верхней части колонны:
б) Для нижней части колонны:
Выберем размеры тарелки:
размер щели
Уточним коэффициент с учётом найденной рабочей скорости пара по соотношению:
,
где -предварительно принятое значение коэффициента () при соответствующих значениях предельной скорости пара и свободного сечения тарелки (); -скорость пара для выбранной стандартной колонны, ; -относительное свободное сечение тарелки для выбранной стандартной колонны().
Для выбранной стандартной колонны должно быть выполнено условие .
а) Для верхней части колонны:
б) Для нижней части колонны:
Указанное выше условие выполняется.
.2.3 Расчёт высоты газожидкостного (барботажного) слоя жидкости
Высоту газожидкостного (барботажного) слоя находим по следующим формулам:
,
где -критерий Фруда (оптимальный); -скорость пара в свободном сечении (щелях) тарелки, ; - высота газожидкостного (барботажного) слоя, .
Коэффициент определяется по соотношению:
,
где - плотность орошения, ; -динамический коэффициент вязкости жидкости, ; -поверхностное натяжение, .
Определим поверхностное натяжение для жидкости в верхней и нижней частях колонны при соответствующих температурах:
а) Для верхней части колонны:
б) Для нижней части колонны:
Поверхностное натяжение смеси жидкостей найдём по соотношению см. [5]:
а) Для верхней части колонны:
б) Для нижней части колонны:
Плотность орошения (приведённая скорость жидкости) рассчитывается по формуле см. [4]:
,
где -расход жидкости, ; -площадь поперечного сечения колонны, .
а) Для верхней части колонны:
б) Для нижней части колонны:
.2.4 Расчёт высоты светлого слоя жидкости
Высоту светлого слоя жидкости определим по формуле см. [4]:
,
где -величина газосодержания.
а) Для верхней части колонны:
б) Для нижней части колонны:
.2.5 Расчёт гидравлического сопротивления тарелки
Гидравлическое сопротивление тарелки определим по уравнению:
,
где -гидравлическое сопротивление тарелки, ; -коэффициент гидравлического сопротивления сухой тарелки; -безразмерный коэффициент; -доля площади отверстий, занятая стекающей жидкостью; -поверхностное натяжение, ; -эквивалентный диаметр щели (удвоенная величина ширины щели), .
,
где -коэффициент истечения жидкости.
а) Для верхней части колонны:
б) Для нижней части колонны:
.
.2.6 Расчёт брызгоуноса
Брызгоунос рассчитывается по формуле:
,
где -высота сепарационного пространства, ;-рабочая скорость пара, ; -поправочный коэффициент.
Высота сепарационного пространства определяется по соотношению:
,
где -расстояние между тарелками, ; -высота светлого слоя жидкости, .
Поправочный коэффициент определяется по соотношению:
,
где -поверхностное натяжение, .
Для расчёта примем расстояние между тарелками .
а) Для верхней части колонны:
б) Для нижней части колонны:
Величина следовательно, расстояние между тарелками и диаметр колонны выбраны правильно.
.3 Расчет высоты колонны
.3.1 Определение коэффициентов массоотдачи
Для определения коэффициентов диффузии в жидкости при воспользуемся формулой:
,
где -динамический коэффициент вязкости жидкости, ; и -мольные массы исходных веществ, ; и -мольные объёмы растворённого вещества и растворителя, ; и -коэффициенты, зависящие от свойств растворённого вещества и растворителя.
Для бензола:
Для толуола:
Вязкость жидкости найдём, зная её состав по теплофизическим свойствам:
Коэффициент диффузии при заданной температуре определим по формуле:
,
где -коэффицие