Определение скорости пара и диаметра колонны

 

Диаметр колонны определяется по уравнению:

где – объемный расход проходящего по колонне пара, м³/с; - скорость пара, отнесенная к поперечному сечению колонны, м/с.

Скорость пара для колпачковых и ситчатых тарелок определяется по уравнению:

где К – коэффициент, зависящий от конструкции тарелок, расстояния между тарелками, рабочего давления в колонне, нагрузки колонны по жидкости (в курсовом проектировании для ситчатых тарелок принять , для колпачковых ; более обоснованная методика определения коэффициента приведена в [Ошибка! Источник ссылки не найден.]); и – плотности жидкости и пара соответственно, кг/м³.

Скорость пара для клапанных тарелок определяется по уравнению:

где – масса клапана, кг; – площадь отверстия под клапаном, м²; – коэффициент сопротивления, который может быть принят равным 3; – доля свободного сечения тарелки, м²/м².

По ГОСТ 16452-79 диаметр отверстия под клапаном равен 40 мм, масса клапана 0,04 кг.

Расчет параметров жидкости и пара, а также подбор и расчет тарелок проводится только для тарелки на которую производится подача питания. Более обоснованным является потарелочный расчет всей колонны, однако ввиду громоздкости он здесь не приводится.

Мольная доля низкокипящего компонента в паре, проходящем, через тарелку на которую подается питание определим, пользуясь уравнением рабочей линии для верхней части колонны , подставляя в него .

Мольная масса пара проходящего через питающую тарелку:

Температуру данного пара определяем по t – x – y диаграмме, (рис. 2.3) по кривой конденсации, которая построена по данным (таблица 2.1):

при .

Рис. 2.3 Диаграмма зависимости температур кипения и конденсации от равновесных составов жидкости и пара смеси бензол-толуол ( диаграмма).

Плотность пара, проходящего через питающую тарелку, кг/м³:

Объемный расход пара:

где G – массовый расход пара, кг/с; Р – мольный расход дистиллята, кмоль/с; R – флегмовое число; ρ_П –плотность пара, кг/м³; – молярная масса дистиллята, определяемая по уравнению при подстановке в него .

Молярная масса дистиллята, кг/кмоль:

Объемный расход пара:

кг/м³

Определим плотность жидкой смеси на питающей тарелке по таблица п 4 либо по формуле:

где и – плотность, соответственно, низкокипящего и высококипящего компонентов при температуре жидкой смеси на питающей тарелке.

Температура жидкой смеси (также температура, при которой подается питание) определяется по t – x – y диаграмме, (рис. 2.3) по кривой кипения:

при

По Таблица П 4или Таблица П 5 при данной температуре определяем

=804 кг/м3 (бензол)

=798 кг/м3 (толуол)

Тогда плотность жидкой смеси

Скорость пара в колонне согласно уравнению (2.22) будет равна:

м/с

Диаметр колонны (расчетный):

м

В Таблица П 6 выбираем тип тарелки ТС-Р2 мм [2] (ближайшее стандартное значение диаметра).

Диаметр отверстий d=8мм, относительное свободное сечение тарелки F_c – 12,3%, периметр слива L_c – 1135 мм, высота переливной перегородки h_пер –30 мм.

Пересчитаем скорость пара в рабочем сечении тарелки:

м/с