Расчет ректификационной установки для непрерывного разделения смеси бензол-толуол при атмосферном давлении
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
нт диффузии бинарной смеси при , .
Коэффициент может быть определён по эмпирической формуле:
,
где - динамический коэффициент вязкости жидкости, ; -плотность жидкости при , .
а) Для верхней части колонны:
б) Для нижней части колонны:
Коэффициент диффузии для пара рассчитывают по приближённой формуле:
,
где -средняя температура пара, ; -среднее давление в колонне, .
а) Для верхней части колонны:
б) Для нижней части колонны:
Коэффициенты массоотдачи для паровой фазы будем находить из соотношения:
,
где -диффузионный критерий Нуссельта; -коэффициент массоотдачи, ; -коэффициент диффузии, ; -высота светлого слоя жидкости, .
Используя критериальное уравнение:
,
где -диффузионный критерий Рейнольдса; - диффузионный критерий Прандтля; - диффузионный критерий Вебера.
Здесь -плотность жидкости, ; -поверхностное натяжение, ; -плотность пара, ; -коэффициент диффузии паровой фазы, ; -динамический коэффициент вязкости пара, ; -скорость пара в щелях тарелки, .
Вязкость пара определим по формуле:
,
где -концентрация в паре легколетучего компонента, мольная доля; -мольные массы компонентов смеси и пара, ;-динамические коэффициенты вязкости компонентов смеси и пара, .
Динамические коэффициенты вязкости компонентов смеси паров найдём по известным температурам и теплофизическим свойствам веществ:
а) Для верхней части колонны:
б) Для нижней части колонны:
Коэффициенты массопередачи:
а) Для верхней части колонны:
б) Для нижней части колонны:
Для нахождения коэффициентов массоотдачи в жидкой фазе воспользуемся уравнением:
,
где -диффузионный критерий Пекле; -высота газожидкостного (барботажного) слоя, ; -коэффициент диффузии для жидкой фазы, ; -приведённая плотность орошения, .
а) Для верхней части колонны:
б) Для нижней части колонны:
.3.2 Определение количества тарелок
По известным коэффициентам массоотдачи найдём частные числа единиц переноса:
а) Для верхней части колонны:
б) Для нижней части колонны:
Найдём общее число единиц переноса по формуле:
,
где и -число единиц переноса по паровой и жидким фазам на тарелке; и -тангенсы угла наклона соответственно равновесной и рабочей линий.
Тангенсы угла наклона рабочих линий найдём, продифференцировав их по аргументу, получим:
а) Для верхней части колонны:
б) Для нижней части колонны:
Тангенсы угла наклона равновесной линии найдём с помощью ПК см. Прил. II:
а) Для верхней части колонны:
б) Для нижней части колонны:
Тогда число общих единиц переноса равно:
а) Для верхней части колонны:
б) Для нижней части колонны:
Определим локальную эффективность тарелки по формуле:
а) Для верхней части колонны:
б) Для нижней части колонны:
Для построения кинетической кривой воспользуемся вычислительной средой MathCAD и определим количество реальных тарелок.
а) Для верхней части колонны:
б) Для нижней части колонны:
2.3.3 Расчёт высоты
Общая высота колонны включает высоту её тарельчатой части и определяется по формуле:
,
где - высота тарельчатой части колонны, ; и -расстояние между верхней тарелкой и крышкой колонны и между днищем колонны и нижней тарелкой, .
Расстояния и для колонн диаметром равны:
и . Высота колонны получается равной:
.3.4 Расчёт гидравлического сопротивления колонны
Гидравлическое сопротивление колонны равно:
.4 Тепловой расчет установки
.4.1 Тепловой баланс
Количество теплоты, выделяющееся при конденсации паров дистиллята, находим по уравнению:
,
где -удельная теплота испарения дистиллята, ; -флегмовое число; -массовый расход дистиллята.
Удельную теплоту испарения найдём по формуле:
Зная мольный состав дистиллята, исходной смеси и кубового остатка, по диаграмме найдём их температуры кипения:
Зная мольный состав и температуру кипения дистиллята, найдём удельную теплоту испарения:
Количество теплоты, отдаваемое дистиллятом при охлаждении, находим по формуле:
,
где -температура кипения дистиллята; -теплоёмкость дистиллята при температуре кипения.
Количество теплоты, получаемое исходной смесью, в паровом подогревателе найдём по формуле:
Количество теплоты, отдаваемое кубовым остатком в водяном холодильнике, найдём по формуле:
Найдём количество тепла, которое необходимо подвести в куб-испаритель по формуле:
Найдём расход пара в куб-испаритель.
По известному абсолютному давлению греющего пара () найдём его теплоту конденсации:
Массовый расход пара равен:
.4.2 Подробный расчет холодильника кубового остатка
Температурная схема:
,
ректификация бинарный смесь жидкость
Тогда . По изв