где энтальпия  паров ItD и флегмы itx определяется по правилу аддитивности:

 кДж/кг;

 кДж/кг.

Массовый расход горячего орошения  , стекающего с 1-й  тарелки верхней части колонны:

кг/ч

Проверка:      ; ;

                                 9524,93≈9456,857

.Проверка сошлась 
 
 
 
 
 
 
 

5. Гидравлический  расчет

1. Определение диаметра колонны

 

Плотности пара и жидкости: =3,188кг/м³, =795,881кг/м³.для верха

Расчитывается объемная нагрузка, м³/с:

-по пару

;

Определяется  допустимая скорость паров в колонне  в верхней части колонны, м³/с:

Плотности пара и жидкости: =3,625кг/м³, =787,043кг/м³.для верха

Расчитывается объемная нагрузка, м³/с:

-по пару

                    

Определяется  допустимая скорость паров в колонне  в нижнейй части колонны, м³/с:

                  

  Поскольку диаметры обеих частей близки, принимаем  диаметр колонны D=1м 
 
 

Рассчитывается  действительная скоростьпара в верхней части в колонне, м/с:

_{Рассчитывается  действительная скорость пара в внижней части в колонне, м/с:}

Принимается тарелка  ТС , D=1м, s=2мм, b=4мм, t=12мм(шаг щелей), относительное свободное сечение тарелки – 0,15м²/м².растояние между тарелками принимаем h=0,2 м(из пособия Дыртневского)

Масса тарелки  М=38кг(не более), тарелка изготовлена из углеродистой стали.

2. Расчет  гидравлического сопротивления  тарелки

а)Гидравлическое сопротивление решетчатой тарелки  в верхней части колонны определяется:

∆P_в=∆P_сух+∆Р_п.ж.+∆Р_σ

Скорость пара в отверстиях тарелок

               м/с

Тогда гидравлическое сопротивление сухой тарелки:

                Па

Сопротивление, обусловленно силами поверхностного натяжения

               Па

 Средний объемный расход жидкости в верхней части  колонны

                 м³/с

 Высота слоя над сливной перегородкой

                 м 

               

               

Высота парожидкого  слоя на тарелки

∆h_п.ж.=h_п+∆h=0.08+0.011=0.091 м

Сопротивление парожидкого слоя:

∆P_п.ж.=1,3*h_п.ж.*795,881*0,5*9,81=463,239 Па

Общее гидравлическое сопртивление в верхней части  колонны

∆Р=463,239+10,45+55,434=529,123 Па

б) Гидравлическое сопротивление решетчатой тарелки в нижней части колонны определяется:

∆P_н=∆P_сух+∆Р_п.ж.+∆Р_σ

Скорость пара в отверстиях тарелок

             м/с

Тогда гидравлическое сопротивление сухой тарелки:

Па

Сопротивление, обусловленно силами поверхностного натяжения

Па

Средний объемный расход жидкости в верхней части  колонны

 м³/с

Высота слоя над сливной перегородкой

 м

Высота парожидкого  слоя на тарелки

∆h_п.ж.=h_п+∆h=0.08+0.018=0.098 м

Сопротивление парожидкого слоя:

∆P_п.ж.=1,3*h_п.ж.*787,043 *0,5*9,81=493,931 Па

Общее гидравлическое сопртивление в верхней части  колонны

∆Р=493,931+55,434+9,55=528,915 Па 

Проверим соблюдается  ли необходимое условие при нормальной работе тарелок:

               

               

для тарелок  верхней части:0,122˂0,2 – условие  выполняется

для тарелок  нижней части: 0,13˂0,2 – условие выполняется

Рассчитаем минимальную  скорость пара в отверстиях достаточную  для того, чтобы решетчатая тарелка  работала всеми отверстиями:

Для верхней  части колонны 

               м/с

Для нижней части  колонны

м/с

Фактические скорости в отверстиях тарелок больше минимальных, следовательно все отверстия  тарелок будут работать равномерно.

5.3. Давление в внизу, вверху и в зоне питания колонны:

Расчетное значение сравнивается с допустимым . Значение определяется по формуле:

Где - число действительных тарелок

                                        

                                        

Условие < выполняется.

6. Определение высоты колонны

   Число реальных тарелок и расстояние между  ними H_C определяет высоту тарельчатой части колонны и :

     Высота  зоны питания  и расстояние от крышки до первой тарелки концентрационной части определяются конструктивно:

Расстояние  от днища до первой тарелки отгонной части  рассчитывается исходя из условия запаса для 15 – 20 - минутной работы насоса, откачивающего кубовую жидкость, в случае прекращения поступления сырья в колонну: 

.

Высота  опоры колонны  рассчитывается в зависимости от диаметра колонны:

.

Общая высота колонны  определяется из уравнения: 

. 
 
 
 
 
 
 
 

7.Выбор опоры колонны

По пособию  [4] выбираем тип опоры: цилиндрическая с кольцевым опорным поясом. Обозначение: Опора 3-1000-63-32-1000 ОСТ 26-467-78.

 

8.Определение диаметров штуцеров

Диаметр штуцера  зависит от допустимой скорости потока и определяется как диаметр колонны из уравнения объемного расхода:

 

,      

где - объемный расход потока в трубопроводе.

Допустимая  скорость потока зависит от фазового состояния и может определяться в соответствии с табл. 2.

 

Допустимая  скорость потока в трубопроводах.

      Таблица 2.

Плотности жидких продуктов холодного орошения , сырья и кубового остатка рассчитываются в зависимости от температуры и состава:

 откуда 

 откуда 

 откуда 

Плотности паров, поступающих из кипятильника колонны  , и паров, уходящих с верха колонны , рассчитываются при соответствующих температурах и давлениях: 

Диаметр штуцера  А для выхода паров из колонны  в дефлегматор:

 м.

Принимаем по ГОСТ 12821-80: мм. [5, с. 218]

Диаметр штуцера  В для входа флегмы:

 м.

Принимаем по ГОСТ 12821-80: мм.

Диаметр штуцера С для ввода сырья:

 м. 

Принимаем по ГОСТ 12821-80: мм. 
 
 

Диаметр штуцера  К для вывода кубовой жидкости в кипятильник колонны:

 м.

Принимаем по ГОСТ 12821-80: мм.

Штуцер Е для  ввода паров из кипятильника колонны: 

 м. 

Принимаем по ГОСТ 12821-80: мм. 

 

9.Определение толщины тепловой изоляции колонны

Выбираем  в качестве теплоизоляционного материала  стеклянную вату, для колторойкооэфициент  теплопроводностиλ.из=0.05 Вт/(м*К). Принимаем  температуру на внутренней поверхности  изоляции равной tст1=97 , на наружней поверхности  изоляции tст2=-10.4 для зимних условий. Температуру для зимних условий  принимаем tср=-20, для летних условий tср=18. Считаем, что тепловые потери составляют qпот.=100 Вт/м2

коэффициент теплоотдачи

Расчетное значение тепловых потерь 

Проверим условия:

0,8883˃0,5

Принемаем:  
 
 
 
 
 
 
 
 

10.Определение площади поверхности теплопередачи кипятильника дефлегматора