Записка.Кощеева Ольга,ТМ-47. Кощеева Ольга. Тм47. Средние массовые расходы по жидкости и пару в верхней и нижней частях колонны
![]()
|
Кощеева Ольга.ТМ-47. СРЕДНИЕ МАССОВЫЕ РАСХОДЫ ПО ЖИДКОСТИ И ПАРУ В ВЕРХНЕЙ И НИЖНЕЙ ЧАСТЯХ КОЛОННЫСредний мольный состав жидкости для верхней и нижней частей колонны: ![]() ![]() Средние мольные массы жидкости в верхней и нижней частях колонны [1, с.230, ф.6.6]: ![]() ![]() Средние массовые расходы по жидкости для верхней и нижней части колонны [1, с.229, ф. 6.4-6.5.]: ![]() ![]() где ![]() ![]() Средний мольный состав пара для верхней и нижней частей колонны: ![]() ![]() Средние мольные массы пара в верхней и нижней частях колонны [1, с.230, ф.6.8.]: ![]() ![]() Средние массовые расходы по пару в верхней и нижней ![]() ![]() ![]() РАСЧЁТ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОТОКОВ В КОЛОННЕ ДЛЯ РАСЧЁТА ДИАМЕТРА КОЛОННЫ![]() Рис…. Диаграмма ![]() Воспользовавшись ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Для найденных температур определяем значения физических свойств жидкости и пара при соответствующих составах. Плотности компонентов находим линейной интерполяцией по справочным данным [2, с. 14]: ![]() ![]() ![]() ![]() Средние массовые доли компонентов в верхней и нижней частях колонны: ![]() ![]() Плотность жидкости в верхней и нижней частях колонны [1, с. 231]: ![]() ![]() Плотности пара [1, с. 231, ф. 6.10]: ![]() ![]() СКОРОСТЬ ПАРА И ДИАМЕТР КОЛОННЫРабочая скорость пара в тарельчатой колонне с контактными элементами в виде клапанных тарелок (ТКП) находится из уравнения [1, с.205, ф.5.34.]: ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Тогда рабочие скорости пара в верхней и нижней частях колонны равны: ![]() ![]() Рассчитаем отдельно диаметр верхней и нижней части колонны [1, с.231, ф. 6.12]: ![]() ![]() ![]() Выбираем стандартный диаметр колонны ![]() При этом диаметре рабочая скорость пара в верхней и нижней частях колонны равна: ![]() ![]() Для колонны диаметром ![]() Таблица 2. Характеристика клапанной тарелки
Скорость пара в рабочем сечении тарелки [1, с. 238]: ![]() ![]() ![]() РАСЧЁТ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОТОКОВ В КОЛОННЕ ДЛЯ РАСЧЁТА ВЫСОТЫ КОЛОННЫПлотности жидких компонентов при 20°С в верхней и нижней частях колонны [2, с.14]: ![]() ![]() Плотность жидкости при 20°С [1, с.231]: ![]() ![]() Вязкости жидкости [2, с. 15]: ![]() ![]() ![]() ![]() Вязкость жидкости в верхней и нижней частях колонны [1, с.231, ф.6.11.]: ![]() ![]() Вязкости жидких компонентов при 20°С [2, с.15]: ![]() ![]() Вязкости жидкостей при 20°С в верхней и нижней частях колонны [1, с.231, ф.6.11.]: ![]() ![]() Вязкости паров [2, с. 22]: ![]() ![]() ![]() ![]() Вязкость паров в верхней и нижней частях колонны [1, с.234, ф.6.21.]: ![]() ![]() Поверхностное натяжение при температурах [2, с. 16]: ![]() ![]() ![]() ![]() Определим поверхностное натяжение жидкости в верхней и нижней частях колонны [3, с.7]: ![]() ![]() РАСЧЁТ КОЭФФИЦИЕНТОВ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ДИФФУЗИИКоэффициент диффузии в жидкости ![]() ![]() Где А и В – коэффициенты, зависящие от свойств растворенного вещества и растворителя, можно принять равными ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Температурный коэффициент ![]() ![]() ![]() Коэффициент диффузии при 20°С: ![]() ![]() Коэффициент диффузии при средних температурах в жидкости [1, с. 234, ф. 6.22.]: ![]() ![]() Коэффициент диффузии в паровой фазе рассчитывается по уравнению [1, с. 234, ф. 6.25.]: ![]() Где ![]() ![]() ![]() ![]() РАСЧЁТ ВЫСОТЫ КОЛОННЫОпределение высоты светлого слоя жидкости Высоту светлого слоя жидкости ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Поверхностное натяжение воды [2, с. 4-5]: Для верхней части колонны: ![]() Для нижней части колонны: ![]() Удельный расход жидкости [1, с. 239]: Для верхней части колонны: ![]() Для нижней части колонны: ![]() Для верхней части колонны: ![]() Для нижней части колонны: ![]() Паросодержание барботажного слояПаросодержание барботажного слоя находим по формуле [1, с. 207, ф.5.47.]: ![]() Где ![]() Для верхней части колонны: ![]() Для нижней части колонны: ![]() Расчёт коэффициентов массоотдачиПо формулам [1, с. 239, ф. 6.37, 6.38] определим коэффициенты массоотдачи: В жидкой фазе: ![]() В паровой фазе: ![]() где ![]() ![]() ![]() Для верхней части колонны: ![]() Для нижней части колонны: ![]() Коэффициенты массоотдачи для верхней части колонны: В жидкой фазе: ![]() В паровой фазе: ![]() Коэффициенты массоотдачи для нижней части колонны: В жидкой фазе: ![]() В паровой фазе: ![]() Пересчитаем коэффициенты массоотдачи на ![]() Для верхней части колонны: ![]() ![]() Для нижней части колонны: ![]() ![]() Расчёт коэффициентов массопередачиКоэффициенты массоотдачи, рассчитанные по средним значениям скоростей и физическим свойствам паровой и жидкой фаз, постоянны для верхней и нижней частей колонны частей колонны. В то же время коэффициент массопередачи - величина переменная, зависящая от кривизны линии равновесия, т.е. от коэффициента распределения ![]() ![]() ![]() Коэффициент массопередачи находим по формуле [1, с. 239, ф. 6.36.]: ![]() Общее число единиц переноса на тарелку ![]() ![]() Далее, по формуле [1, с. 239, ф. 6.34] определяем локальную эффективность ![]() ![]() Для определения эффективности по Мэрфри необходимо рассчитать также фактор массопередачи ![]() ![]() ![]() ![]() Фактор массопередачи рассчитывается по формуле [1, с.241]: ![]() Долю байпасирующей жидкости ![]() ![]() Рис. ... Зависимость доли байпасирующего потока жидкости от фактора ![]() Для верхней части колонны: ![]() Для нижней части колонны: ![]() Для колонн диаметром более 600 мм с клапанными тарелками отсутствуют надежные данные по продольному перемешиванию жидкости, поэтому с достаточной степенью приближения модно считать, что одна ячейка перемешивания соответствуют длине пути жидкости ![]() Примем, что ![]() ![]() ![]() Тогда число ячеек полного перемешивания на тарелке [1, с.242]: ![]() Максимальный межтарельчатый унос задаем равным ![]() Расчёт высоты пены на тарелке Высоту газожидкостного барботажного слоя (пены) на тарелке находим из уравнения [1, с.207, ф.5.42.]: ![]() Для верхней части колонны: ![]() Для нижней части колонны: ![]() Выбор межтарельчатого расстоянияДля расчёта клапанных тарелок значение брызгоуноса с тарелки, принимаемого равным ![]() ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Для верха колонны: ![]() ![]() Решая относительно ![]() ![]() Для низа колонны: ![]() ![]() Решая относительно ![]() ![]() Значение межтарельчатого расстояния в данном расчёте следующее: Для верха колонны: ![]() Для низа колонны: ![]() ![]() Проанализировав ряд стандартных расстояний между тарелками [1, с. 209], выберем расстояние между тарелками в колонне равным ![]() Расчёт КПД тарелок по МэрфриПодставляя в уравнения [1, с. 238, ф. 6.30 – 6.33.] вычисленные значения ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Зная эффективность по Мэрфри, можно определить концентрацию легколетучего компонента в паре на выходе из тарелки по соотношению [1, с. 243, ф. 6.43.]: ![]() Полученные результаты сведены в таблицу: Таблица …. Расчёт параметров кинетической кривой
![]() Рис…. Расчёт реальных тарелок с помощь к.п.д. по Мэрфри Взяв значения из таблицы ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Общее число действительных тарелок: ![]() Определение высоты колонны Высоту тарельчатой ректификационной колонны определим по уравнению [1, с.244, ф.6.44.]: ![]() где ![]() ![]() Для ![]() ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ КОЛОННЫГидравлическое сопротивление тарелок колонны ![]() ![]() где ![]() ![]() Полное гидравлическое сопротивление одной тарелки ![]() ![]() Гидравлическое сопротивление сухой (неорошаемой) тарелки [1, с. 209, ф.5.57.]: ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() Гидравлическое сопротивление газожидкостного слоя (пены) на тарелке [1, с. 210, ф.5.58.] ![]() Для верхней части колонны: ![]() Для нижней части колонны: ![]() Гидравлическое сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения [1, с. 210, ф.5.59.]: ![]() Для верхней части колонны: ![]() Для нижней части колонны: ![]() Полное гидравлическое сопротивление одной тарелки: В верхней части колонны: ![]() В нижней части колонны: ![]() Полное гидравлическое сопротивление ректификационной колонны: ![]() СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫДытнерский Ю.И., Борисов Г.С., Брыков В.П. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию; издание 1991 г. Бобылёв В. Н. Физические свойства наиболее известных химических веществ. Справочное пособие. РХТУ им. Д. И. Менделеева. М.: 2003. Равичев Л. В., Трушин А. М., Комляшев Р. Б., Васильев А. С., Ильина С. И., Сальникова Л. С. Физико-химические свойства веществ: Методические указания по курсовому проектированию – М.: РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2020. – 104 с. Александров И.А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. Методы расчёта и основы конструирования. Изд. «Химия», М.: 1971. – 296 с. |