Ректификационная установка непрерывного действия
 Скачать 4.69 Mb.
|
1.7. Тепловые расчёты установкиЦелью тепловых расчётов является: - уточнение расхода острого пара, определённого в п.1.3(с учётом тепловых потерь в окр. среду); - определение расход а греющего пара в подогревателе исходной смеси, поступающей в колонну; - определение расходов охлаждающей воды в дефлегматоре и холодильниках дистиллята и кубового остатка. Уточнение расхода острого пара  , подаваемого под нижнюю тарелку колонны, осуществляется из уравнения теплового баланса колонны при подаче в неё острого пара:  , где  , , – массовые расходы исходной смеси, дистиллята и кубового остатка; - энтальпия острого пара при давлении  в кубе колонны;  , , – удельные теплоёмкости исходной смеси , дистиллята и кубового остатка при соответствующих их температурах  , , ; – температура кипения исходной смеси, определенная по t-x,y диаграмме при  (линия кипения); – температура дистиллята, определенная по t-x,y диаграмме при  (линия кипения); – температура кубового остатка в кубе колонны при давлении  (определяется по табл. XXXIX [2]);  – расход теплоты , отдаваемой охлаждающей воде в дефлегматоре;  – тепловые потери в окружающую среду. ; Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в дефлегматоре, определяется зависимостью:  , где  – удельная теплота конденсации паровой смеси в дефлегматоре. По правилу аддитивности:  , где  , – удельные теплоты конденсации этилового спирта и воды при температуре  Применяя линейную интерполяцию, значение  находят по табл. ХLV [2], а  – по табл. – LVI [2]. ; ;С учётом, что сопротивление одной колпачковой тарелки  составляет около  , давление в кубе колонны приблизительно равно: , где  ;  – число действительных тарелок в колонне.Размерность давления  переводят (с точностью до одной десятой с округлением в большую сторону) в атм. и по табл. LVII [2], применяя линейную интерполяцию, находят  и  .Удельные теплоёмкости , и рассчитывают по правилу аддитивности:    ; ; .Где  , , - удельные теплоёмкости этилового спирта при температурах , и , соответственно определяют по номограмме рис.XI [2], а  , ,  - удельные теплоемкости воды при тех же температурах по табл.XXXIX [2]; , , – массовые доли низкокипящего компонента в дистилляте, кубовом остатке и в исходной смеси.Уточнённый расход острого пара с учётом тепловых потерь в размере  от полезно затрачиваемой теплоты в соответствии с уравнением (16 [1]) и  – влажность пара в долях (принимают  ), – сухость пара. ; .Определим расход теплоты в паровом подогревателе 3 (рис.1) исходной смеси при нагреве её до температуры кипения , где  – процентная доля тепловых потерь (аналогична ранее принятому значению);  – начальная температура исходной смеси (по заданию);  – удельная теплоёмкость исходной смеси, определённая по правилу аддитивности, при средней температуре  .  ;  ; ; ; .Расход греющего пара в подогревателе исходной смеси (с давлением и влажностью острого пара), где  – удельная теплота конденсации греющего пара при давлении  , определяемая по табл.LVII [2]  равно: ;Общий расход пара на установку:  ;При расчёте расходов воды, подаваемой на дефлегматор и в холодильники для охлаждения дистиллята и кубового остатка, необходимо задаться её начальной температурой. Так как в курсовом проекте не указано конкретное географическое место, для которого проектируется установка, то принимаем температуру  (наиболее плохие условия теплообмена в летний период, зимой расход воды уменьшается).Во всех трёх теплообменных аппаратах поступающая в них вода нагревается до какой-то температуры  .Максимально вода в дефлегматоре может нагреться до , которая на  меньше (температуры конденсации пара в дефлегматоре). Разность  – движущая сила в аппарате на выходе из него не может быть меньше  , иначе резко возрастает требуемая поверхность конденсации и габариты дефлегматора.Такая же  и по тем же причинам (при противоточном движении теплоносителей) будет на выходе воды из холодильника дистиллята.Температура воды  на выходе её из холодильника кубового остатка (при противоточном движении теплоносителей) принимается на  меньше (температуры кубовой жидкости).Температуры охлаждённых дистиллята  и кубового остатка  могут быть приняты на больше  (при противотоке теплоносителей).Количество теплоты , которое принимает вода от конденсирующегося в дефлегматоре пара, определено ранее. Расход теплоты, который вода принимает в холодильнике дистиллята  :Пусть  ,  ,  ,  ,  ,  .  ;  ; ; ;  ; ; ; Расходы охлаждающей воды: - в дефлегматоре  ;- в холодильнике дистиллята  ;-в холодильнике кубового остатка  .Где  , , - теплоёмкости воды при средней её температуре в соответствующих аппаратах.Вода из этих трёх аппаратов может быть направлена в систему горячего водоснабжения. Составим уравнения материального и теплового балансов и определим, сколько всего воды и с какой температурой может быть направлено в систему горячего водоснабжения. Уравнение материального баланса:  ;Уравнение теплового баланса:  ; . |