Определение расхода воды в дефлегматоре

 

При расчёте теплового баланса дефлегматора принимается, что пары дистиллята подвергаются полной конденсации. Тогда расход охлаждающей воды составит [5]:

  (27)

 

где P – мольный расход продукта, кмоль/с;

R – оптимальное флегмовое число;

M _см p – мольная масса продукта, кг/кмоль;

r_p – удельная теплота фазового перехода, кДж/кг;

Cp – теплоёмкость воды, кДж/кг ^* К [2];

Cp=4190 Дж/кг ^* К

T _к, T _н – конечная и начальная температура охлаждения воды, ˚C. Обычно принимается T_н=12˚C T_к=45˚C

         (28)

 

где r_p –удельная теплота фазового перехода определённого компонента, кДж/кг [2];

rp = 90*0,95 + 88*(1-0,95) = 89,9*4190 = 376681 Дж/кг

M _см p = 91,83 кг/кмоль

Расчет тепловой изоляции

 

Основной целью расчета тепловой изоляции является выбор теплоизоляционного материала и расчет его толщины для минимизации тепловых потерь в окружающую среду и обеспечения требований техники безопасности. Расчет тепловой изоляции проводят из условий заданной температуры наружного слоя изоляции, которая не должна превышать 45°С. Толщину слоя теплоизоляционного материала определяют по формуле:

 

 (29)

 

где  – температура внутреннего слоя изоляции t_ст.=45˚C.

– теплопроводность слоя изоляции.

Примем температуру внутреннего слоя тепловой изоляции равной температуре среды в колонне. .

Выберем в качестве теплоизоляционного материала асбест с  Вт/м*К.

Величину тепловых потерь в окружающую среду  рассчитаем по уравнению теплоотдачи [3]:

 

,          (30)

 

где  – суммарный коэффициент теплоотдачи конвекцией и излучением, Вт/м²*К.

 

 Вт/м²*К.

 м.

 

Гидравлический расчет

 

Основной целью гидравлического расчета является определение гидравлических сопротивлений, которые возникают в процессе прохождения пара через ректификационную колонну из куба через контактные устройства в дефлегматор. Потери напора для всех ректификационных колонн позволяют рассчитать необходимое повышение температуры кипения смеси в кубе колонны.

 

 (31)

 

где ΔР_с – сопротивление сухой тарелки, Па;

ΔР_ж – сопротивление слоя жидкости, Па;

ΔР_б – сопротивление за счёт поверхностного натяжения жидкости, Па; (незначительно можно пренебречь).

 

 (32)

 

где ω _.- скорость пара в горловине колпачка, м/с; определяется по объемному расходу пара и свободному сечению тарелки, м²/c.

 

 (33)

Верхняя часть аппарата

Нижняя часть аппарата

 

Сопротивление слоя жидкости

 

  (34)

 

где

h б – высота барботажного слоя жидкости на тарелке, м;

ρ_ж – плотность жидкости, кг/м³ ;

q – ускорение свободного падения (g=9,8м/с²).

hб=0,055м

Верхняя часть аппарата

 

Нижняя часть аппарата

 

Полное гидравлическое сопротивление для верха и для низа колонны составляет:

Верхняя часть аппарата

Нижняя часть аппарата  

5. Механический расчет основного аппарата

Цель механического расчета ректификационной колонны является определение размеров отдельных частей и элементов колонны, которые удовлетворяли бы условиям технологической целесообразности, механической прочности и устойчивости.