7.0. Определение площади поверхности теплопередачи кипятильника и дефлегматора.
Площадь поверхности теплопередачи кипятильника и дефлегматора определяется из основного уравнения теплопередачи:
=
(66)
где
– тепловая мощность аппарата; K
– коэффициент теплоотдачи в аппарате;
– средняя разность температур горячего
и холодного теплоносителя.
Значение тепловых потоков в кипятильнике и дефлегматоре определяются при составлении теплового баланса колонны (см. уравнение (43)). Значение коэффициентов теплопередачи рассчитывается по законам теплопередачи, а могут приниматься на основе экспериментальных данных [7,с 168]. Средняя разность температур рассчитывается для каждого аппарата в зависимости от изменения температур и схемы движения теплоносителей [7]. После расчета значения площади поверхности теплопередачи по нормативной документации [1, т. 5; 7, 13] выбирается соответствующий аппарат.
8.0. Пример расчета (вариант №1, см.Табл. 1)
8.1. Составление материального баланса колонны [26]
Массовые расходы дистиллята GDи кубового остатка GRопределяются соответственно по уравнениям (2) и (3):
GD=
=5626,9
кг/ч
GR=
=
2858,1 кг/ч
П р о в е р к а:
GF = GD + GR
8485 = 5626,9 + 2858,1
Массовые расходы метилового спирта и воды в сырье, дистилляте и кубовом продукте определяются соответственно по формулам (4) – (6):
GНКК.F = 8485· 0,65 = 5515,3 кг/ч;
GНКК.D = 5626,9· 0,97 = 5458,1 кг/ч;
GНКК.R = 2858,1· 0,02 = 57,2 кг/ч;
GВКК.F = 8485· 0,35 = 2969,7 кг/ч;
GВКК.D = 5626,9· 0,03 = 168,8 кг/ч;
GВКК.R = 2858,7· 0,98 = 2800,9 кг/ч;
П р о в е р к а:
GiF = GiD+GiR
5515,3 = 5458,1 + 57,2
2969,7 = 168,8 + 2800,9
Мольные расходы метилового спирта и воды в сырье, дистилляте и кубовом продукте рассчитываются по формулам (7) – (9):
NНКК.F
=
= 172,4 кг/ч;
NНКК.D
=
= 170,6 кг/ч;
NНКК.R
=
= 1,8 кг/ч;
NВКК.F
=
= 165 кг/ч;
NВКК.D
=
=
9,4 кг/ч;
NВКК.R
=
=
155,6 кг/ч;
П р о в е р к а:
NiF = NiD + NiR
172,4 = 170,6 + 1,8
165 = 9,4 + 155,6
Мольные доли метилового спирта и воды в сырье, дистилляте и кубовой жидкости определяются по формулам (10) – (12):
XНКК.F
=
= 0,51 кг/ч;
XНКК.D
=
= 0,95 кг/ч;
XВКК.R
=
=
0,01 кг/ч;
XВКК.F
=
= 0,49 кг/ч;
XВКК.R
=
=
0,99 кг/ч;
П р о в е р к а:
∑XiF = ∑XiD = ∑XiR = 1
0,51 + 0,49 = 1
0,95 + 0,05 = 1
0,01 + 0,99 = 1
Материальный баланс колонны представлен в табл. 4.
Таблица 4
Кубовый остаток |
Мольная доля Xi R |
0,01 |
0,99 |
1,0 |
Мольный расход NiR, кмоль/ч |
1,8 |
155,6 |
157,4 |
|
Массовая доля ͞xi R, |
0,02 |
0,98 |
1,0 |
|
Массовый расход GiR, кг/ч |
57,2 |
2800,9 |
2858,1 |
|
Дистиллят |
Мольная доля Xi D |
0,95 |
0,05 |
1,0 |
Мольный расход NiD, кмоль/ч |
170,6 |
9,4 |
180 |
|
Массовая доля ͞xi D, |
0,97 |
0,03 |
1,0 |
|
Массовый расход GiD, кг/ч |
5458,1 |
168,8 |
5626,9 |
|
Сырье |
Мольная доля Xi F |
0,51 |
0,49 |
1,0 |
Мольный расход NiF, кмоль/ч |
172,4 |
165 |
337,4 |
|
Массовая доля ͞xi F, |
0,65 |
0,35 |
1,0 |
|
Массовый расход GiF, кг/ч |
5515,3 |
2969,7 |
8485 |
|
Мольная масса, М кг/моль |
32 |
18 |
|
|
Компоненты |
Метиловый спирт |
Вода |
Сумма |
|