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; ρП –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 Fc – 12,3%, периметр слива Lc – 1135 мм, высота переливной перегородки hпер –30 мм.
Пересчитаем скорость пара в рабочем сечении тарелки:
м/с