Ректификационная установка непрерывного действия
 Скачать 4.69 Mb.
|
2.3. Расчёт и выбор насоса для подачи исходной смеси на установку.Выбор насоса производится по двум параметрам: объёмной производительности и сопротивлению сети, на которую работает насос. Для расчёта объёмного расхода исходной смеси при известном массовом расходе  необходимо рассчитать её плотность ρ0 при заданной температуре  по формуле (19)[1].  ,  . Тогда объёмный расход составит: Так как в задании на проектирование не даётся план расположения оборудования в цехе, то некоторыми физическими параметрами задаёмся условно. Принимаем длину трубопровода  в интервале от 20 до 40 м. Трубопровод имеет от 6 до 10 отводов (поворотов), для которых значение коэффициента местного сопротивления находят по табл. XIII [2], принимая значения  и  . Из той же таблицы определяют значение коэффициента местного сопротивления для диафрагмы, установленной на трубопроводе для контроля расхода исходной смеси, а также коэффициенты местных сопротивлений для вентилей в количестве от 2 до 4 штук. В суммарное значение коэффициентов местных сопротивлений включают также вход исходной смеси в подогреватель и в колонну на тарелку питания и выход из подогревателя в трубопровод.Пусть  ; 8 отводов с  и  ; два входа с острыми краями в подогреватель и в колонну  и ; выход из подогревателя  ; диафрагма с  , тогда  ; 2 вентиля нормальных с  (см. п.2.1)  . .Геометрическая высота  подъёма исходной смеси определяется следующим условием:  высота подставки, на которую устанавливают колонну, принимаем  ;  высота нижней (кубовой) камеры, рассчитана в п.1.6;  - расстояние между тарелками, принято ранее;  число тарелок в нижней части колонны, рассчитано в п. 1.5. .Скорость движения исходной смеси в трубопроводе (см. п.2.1)  , уточнённая после выбора стандартного трубопровода. Значение  зависит от режима движения жидкости по трубопроводу. Поэтому необходимо рассчитать критерии Рейнольдса, где коэффициент динамической вязкости  находят путем линейных интерполяций по табл. IX[2] при при .  . .При турбулентном режиме:  .Гидравлическое сопротивление пластинчатого подогревателя исходной смеси  рассчитано в п.2.2, а гидравлическое сопротивление тарелок, расположенных выше тарелки питания,  рассчитывают по формуле: .где  - число тарелок в укрепляющей части колонны, рассчитано в п.1.5;  – сопротивление одной тарелки рассчитано в п.1.7.Сопротивление сети:  ; ; .Для преодоления гидравлического сопротивления сети потребуется обеспечить напор в метрах столба жидкости:  .Выбор насоса осуществляется по данным приложения 1.1. стр.38 [3] при условии:  и  для насоса должны быть несколько больше рассчитанных значений  и  .Подходящей моделью является насос –  . Основные его параметры: .ЗаключениеВ данной работе проведен расчет ректификационной установки для разделения бинарной смеси этанол-вода. Перед началом расчета колонны необходимо было выразить массовые концентрации соответствующих компонентов в их мольных долях для дальнейших расчетов. Были получены следующие результаты:  ;  ;  .Для определения минимального флегмового числа была использована диаграмма x-y для системы этанол-вода. Для расчета рабочего флегмового числа использовалась компьютерная программа, учитывающая некоторые параметры колонны. Результаты расчетов приведены на рис. 2  ).Уравнение материального баланса было составлено по всем компонентам, участвующим в процессе (в мольных долях). Для составления уравнения проводился расчет соответствующих материальных потоков. Проверка результатов вычислений материального баланса показала, что расчет выполнен правильно, так как выполняется равенство уравнения:  ; ; кмоль/час.Число теоретических тарелок было определено двумя способами: графическим и расчетным на ЭВМ. Для определения числа теоретических тарелок графическим способом необходимо было провести рабочие линии для укрепляющей и исчерпывающей части колонны. Результаты построений графическим способом сравнили с результатами расчета на ЭВМ. Данные практически совпали. Определено число действительных тарелок в верхней части колонны – 16, в нижней – 17; общее число действительных тарелок – 33. Для определения размеров колонны необходимо было рассчитать параметры низкокипящего компонента, найти соответствующие физические и теплофизические свойства жидкости и пара, определить их температуру в верхней и нижней частях, воспользовавшись t-x-y диаграммой. Также было необходимо задаться расстоянием между тарелками h = 350мм. В результате расчетов были найдены основные размеры ректификационной колонны и произведен ее выбор по каталогу: Высота колонны – 14.2м; Диаметр колонны – 1,2м; Расстояние между тарелками – 0,35м; Высота тарельчатой части – 11,2м. Тепловые расчеты проводились на основе уравнения теплового баланса ректификационной колонны:  В результате расчетов были определены основные тепловые параметры ректификационной установки: расход теплоты в паровом подогревателе  , расход острого пара с учетом тепловых потерь  , расход греющего пара в подогревателе исходной смеси  , а также общий расход пара на установку  и массовые расходы охлаждающей воды: в дефлегматоре –  , в холодильнике дистиллята –  , в холодильнике кубового остатка –  Вода из этих трех аппаратов может быть направлена в систему горячего водоснабжения.При расчете трубопроводов необходимо было знать теплофизические свойства жидкости, объемные расходы соответствующих материальных потоков, а также их скорость. На основе этих данных были рассчитаны внутренние диаметры трубопроводов и выбраны стандартные трубопроводы из каталога для - исходной смеси  - дистиллята  - кубового остатка  - флегмы  - острого пара  - пара на дефлегматоре  .Произведен расчет и выбор подогревателя исходной смеси. В результате расчетов была определена требуемая поверхность теплопередачи и выбран теплообменник по каталогу. Подходящим оказался теплообменник с номинальной поверхностью  . 4420,573 2.94Масса для этого аппарата  .Для выбора насоса необходимо было знать два основных параметра – объемную производительность насоса и сопротивление сети, на которую он работает. Подходящей моделью является насос – . Основные его параметры: .По проведенным расчетам выполняется построение чертежа общего вида ректификационной колонны. Библиографический список1. Ректификационная установка непрерывного действия: методические указания к курсовому проекту/ сост. О.А. Кокушкин, А.О. Никифоров, М.В. Завьялов.- СПб ГТУРП.- СПб., 2007 г.- 29 с. 2. Павлов К.Ф. Романков П.Г. Носков А.А Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Издательство: Химия Ленинградское отделение, 1976 г. - 552 с. 3. Борисов Г.С., Брыков В.П., Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию. М.: Химия, 1991 г. - 496 с 4. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1973 г.- 752 с. 5. Расчет кожухотрубчатого теплообменника: методические указания к расчету курсового проекта /сост. Г.Ю. Бутко, А.О. Никифоров, И.С. Деитн.- ГОУВПО СПб ГТУРП.- СПб., 2008 г.- 30 с. 6. Массообменные процессы в целлюлозно-бумажной промышленности: учебное пособие/ сост. Н.П. Мидуков, В.С. Куров, А.О. Никифоров. – СПбГТУРП. – СПб., 2015 г. – 125 с. 7. Варгафтик Н.Б., Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. – М.: Физматгиз, 1963 г.-708 с. Приложение |
