- •Пояснительная записка
- •Задание по курсовому проектированию №25
- •Введение
- •Технологическая схема процесса ректификации
- •Физико-химические свойства разделяемой смеси
- •Расчет ректификационной колонны непрерывного действия
- •Материальный баланс колонны и расчет рабочего флегмового числа
- •Мольные массы равны:
- •Средние мольные массы жидкости в верхней и нижней частях колонны:
- •Расчет скорости пара и диаметра колонны
- •Расчет высоты колонны
- •Расчёт гидравлического сопротивления колонны
- •Расчёт теплообменников
- •Тепловой расчет подогревателя исходной смеси
- •Проверочный расчет подогревателя исходной смеси
- •Тепловой расчет испарителя
- •Проверочный расчет испарителя
- •Проверочный расчет дефлегматора
- •Тепловой расчет холодильника дистиллята
- •Проверочный расчет холодильника дистиллята
- •Тепловой расчет холодильника кубового остатка
- •Проверочный расчет холодильника кубового остатка.
- •Расчет и подбор диаметров трубопроводов
- •8.1. Насос для подачи исходной смеси
- •.Насос для подачи флегмы
- •9. Подбор емкостей
- •10. Расчет конденсатоотводчиков
- •11. Расчёт штуцеров колонны
- •Список использованной литературы
Расчёт гидравлического сопротивления колонны
∆𝑃=10169𝑈∙∆𝑃с
Определение гидравлического сопротивления сухой насадки
∆𝑃с=(𝜆∙𝐻/𝑑э) ∙𝑤2∙𝜌𝑦/(2∙𝜀2),
где 𝜆– коэффициент сопротивления сухой насадки;𝑑э – эквивалентный диаметр насадки [1].
Определение критерия Рейнольдса для пара
𝑅𝑒𝑦 = 𝑤∙𝑑э∙𝜌𝑦/(𝜀∙𝜇𝑦)
𝑅𝑒𝑦в =0,812∙0,035∙3,02/(0,785∙0,000008965) = 12196
𝑅𝑒𝑦н =0,850∙0,035∙2,95/(0,785∙0,00000912) = 12767
Следовательно, режим движения турбулентный.
Определение коэффициента сопротивления сухой насадки
𝜆 =16/𝑅𝑒𝑦0,2,
𝜆в = 16/121960,2 = 2,437
𝜆н =16/127670,2 =2,415
∆𝑃с. в = (2,437∙18/0,035) ∙ 0,8122 ∙3,02 / (2∙0,7852) = 2025 Па,
∆𝑃с. н = (2,415∙9/0,035) ∙ 0,8502 ∙2,95 / (2∙0,7852) = 1074 Па.
Определение плотности орошения
𝑈=𝐿s/ρx,
𝑈в=1,93/807,76 = 0,0024 м3/(м2∙с),
𝑈н=4,60/785,88 = 0,0059 м3/(м2∙с),
∆𝑃в=10169∙0,0024∙2025 = 5152,6 Па,
∆𝑃н=10169∙0,0059∙1074 = 10668,5 Па.
Определение общего гидравлического сопротивления орошаемой насадки ∆𝑃=∆𝑃в+∆𝑃н,
∆𝑃=5152,6 + 10668,5 = 15821,1 Па.
Расчёт теплообменников
Тепловой расчет подогревателя исходной смеси
В подогревателе исходной смеси осуществляется нагрев смеси от 20 ºС до температуры кипения исходной смеси 98,35 ºС.
Средняя температура исходной смеси: (20 + 98,35)/2 = 59,18 ºС и ее расход F = 5,278 кг/с.
При средней температуре исходная смесь имеет следующие физико-химические характеристики: ρ = 834,21 кг/м3; μ = 0,363 мПас; λ = 0,126 Вт/(мК); сF = 1861,33 Дж/(кгК) [5].
Нагрев исходной смеси осуществляется за счет конденсации насыщенного водяного пара, давление пара 3 ата.
Температура пара при таком давлении 132,9 ºС, при этой температуре конденсат имеет свойства: ρ = 932,1 кг/м3; μ = 0,2086 мПас; λ = 0,6833 Вт/(мК); r = 2171 кДж/кг [5],[2].
Тепловой поток в подогревателе исходной смеси равен:
,
где СF – средняя теплоемкость исходной смеси при средней температуре, Дж/(кгК);
F – расход исходной смеси, кг/с;
tK, tH – соответственно температура конечная и начальная смеси в подогревателе, С.
Подставим полученные величины:
Рассчитаем необходимое количество пара:
следовательно
Средняя движущая сила теплопередачи равна:
Для пара температура начальная и конечная равны Т1Н = Т1К = 132,9С.
Для исходной смеси Т2Н = 20С, Т2К = 98,35С.
Движущая сила равна:
Ориентировочное значение коэффициента теплопередачи от конденсирующегося пара к нагревающейся органической жидкости КОР = 340 Вт/(м2К).
Ориентировочная площадь поверхности теплопередачи равна:
Коэффициенты в пластинчатых теплообменниках зачастую выше, чем КОР, поэтому это необходимо учесть. Методом итерационного расчёта подбираем подходящий теплообменник.
По ГОСТ 15518-83 [1] пластинчатый теплообменник:
Поверхность одной пластины f = 0,6 м2
Число пластин N =30 (Схема компоновки пластин: 15/15)
Толщина пластины: 1 мм
Эквивалентный диаметр канала: d= 8,3 мм
Поперечное сечение канала: S = 0,00245 м2
Приведенная длина каналов: L = 1,01 м
Поверхность теплообмена A = 16 м2
Проверочный расчет подогревателя исходной смеси
Сумма термических сопротивлений стенки и загрязнений (терм. сопротивлением пара можно пренебречь):
Коэффициент теплопередачи равен:
Требуемая поверхность теплообмена:
Выбранный теплообменник удовлетворяет полученному значению поверхности теплообмена.
При этом запас поверхности