1. 4.3 Диаметр колонны

• в верхней части:

(37)

DB= [0,723 /(1,037×0,785×1,68)]1/2 = 0,73 м

Gв= 2604,13/3600 = 0,723 кг/с

• в нижней части:

(38)

DH= [0,505/(0,983×0,785×1,81)]1/2 = 0,61 м

Gн= 1816,5/3600 = 0,505 кг/с

После определения диаметра колонны по уравнениям (37)-(38) уточним его в соответствии с имеющимися нормалями. Принимаем диаметр колонны 600 мм, тогда действительная скорость пара составит:

• в верхней части

wпв = 1,68×(0,73/0,6)2 = 1,044 м/с;

• в нижней части

wпн = 1,81×(0,61/0,6)2 = 1,84 м/с.

2. 4.4 Характеристика тарелки (рис 8,9)

Принимаем тарелки типа ТС (ОСТ 26-01-108-85):

Исполнение I – неразборное;

Диаметр тарелки – 580,00 мм (рис 9);

Высота тарелки – 40мм;

Свободное сечение колонны – 0,28 м2;

Рабочее сечение тарелки – 0,165 м2;

Свободное сечение тарелки – 0,51 м2;

Относительное свободное сечение тарелки (при dотверстий=5 мм) – 7,23%;

Шаг между отверстиями принимаем 13 мм;

Периметр слива – 0,570 м;

Сечение перелива – 0,012 м2;

Относительная площадь перелива – 4,1%;

Масса – 16,0 кг;

Расстояние между тарелками – 300 мм;

Высота сливного порога – 30 мм;

Высота царги – 900 мм;

Число тарелок в царге – 3.

Рис 8 – Устройство ситчатых тарелок

Рис 9 – Основание тарелки по ОСТ 26-01-108-85

7. 5 Расчет числа тарелок

   2. 5.1 Средний кпд тарелки

Вязкость жидкости на питающей тарелке:

lnm = х×lnmA + (1 – x)×lnmB (39)

где mА = 0,44 мПа×с – вязкость этанола;

mВ = 0,31 мПа×с – вязкость воды;

lnmж = 0,22×ln0,44 + (1 – 0,22)×ln0,31.

Откуда m = 0,33 мПа×с.

Коэффициент относительной летучести:

a = рА/рВ (40)

a=1120/525 = 2,13

где рА = 1120 мм рт.ст. – давление насыщенного пара этанола;

рВ = 525 мм рт.ст. – давление насыщенного пара воды.

Произведение am = 2,13×0,33 = 0,704

По диаграмме для приближенного определения КПД тарелки (рис 10) находим значение h=0,56.

h

am

Рис 10 – Диаграмма для приближенного определения КПД тарелки

Тогда число тарелок:

• в верхней части колонны

nв = nвТ/h (41)

nв = 6/0,51 = 12;

• в нижней части колонны

nн = nнТ/h (42)

nн = 3/0,51 = 6.

5. 5.2 Высота колонны

Принимаем расстояние между тарелками Нт = 300 мм, тогда высота нижней и верхней части составит:

Нн = (Nн – 1)Нт (43)

Нн = (6 – 1)×0,3 = 1,5 м;

Нв = (Nв – 1)Нт (44)

Нв = (Nв – 1)Нт = (12 – 1)×0,3 = 3,3 м.

Толщина тарелки – 0,04 м;

Высота сепарационного пространства – 0,7 м;

Высота кубового пространства – 2,3 м;

Высота опоры – 1,2 м;

Общая высота колонны:

Н = 1,2 + 2,3 + 0,7 + 18·0,04+ 3,3 + 1,5 =9,6 м

6 Гидравлический расчет колонны

7. 6.1 Гидравлическое сопротивление сухой тарелки

9. DРс = xwп2 rп / (2j2) (45)

где j = 0,10 – относительное свободное сечение тарелки;

x = 1,5 – коэффициент сопротивления тарелки (Приложение Е).

• нижняя часть:

DРсн = 1,5×1,682×1,037 / (2×0,1002) = 219,51 Па

• верхняя часть:

DРсв = 1,5×1,812×0,983 / (2×0,1002) = 241,53 Па