Материальные, тепловые расчеты установки и аппаратов — КиберПедия 

Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции...

Историки об Елизавете Петровне: Елизавета попала между двумя встречными культурными течениями, воспитывалась среди новых европейских веяний и преданий...

Материальные, тепловые расчеты установки и аппаратов

2022-09-11 37
Материальные, тепловые расчеты установки и аппаратов 0.00 из 5.00 0 оценок
Заказать работу

Материальный баланс колонны и рабочее флегмовое число

Производительность колонны по дистилляту P и кубовому остатку W определим из уравнений материального баланса колонны:

F = P + W; Fx̅F =Px̅P+Wx̅W

W=F*(x̅P - x̅F)/ (x̅P - x̅W)=1,72*(0,969 – 0,34)/0,969 – 0,038) = 1,162 кг/с

P = F-W=1,72-1,162=0,558 кг/с

Rmin = (xP-y*F)/(y*F-xF)

Пересчитаем составы фаз из массовых долей в мольные по соотношению:

xF=x̅F/MТ/ x̅F/MТ +(1- x̅F)/ MO= 0,34/92/ 0,34/92+(1- 0,34)/114 = 0,389 кмоль/кмоль смеси

Аналогично найдем:

хP = 0,969/92/ 0,969/92+(1- 0,969)/114 = 0,975 кмоль/кмоль смеси

xW = 0,038/92/ 0,038/92+(1- 0,038)/114 = 0,045 кмоль/кмоль смеси

Тогда:  Rmin = (0,975-0,52)/(0,52-0,389)=3,47

Таблица 1 – Результаты расчетов рабочего флегмового числа

β 1,25 1,35 1,4 1,55
R 4,34 4,68 4,86 5,37
XP/R+1 0,18 0,17 0,16 0,15
N 33 29 27 26,5
N(R+1) 176,22 164,72 158,22 168,8

 

Рисунок 2 – График оптимизации флегмового числа.

Рисунок 3 – Определение рабочего флегмового числа.

Найденное значение R =4,9

β=4,9/3,47=1,41

Средние массовые расходы по жидкости:

LВ=P*R*MВ/Mр

LН=P*R*MН/Mр+ F*MВ/MF

MВ=MT*xср.в0*(1-хср.в)

Mн=MT*xср.н0*(1-хср.н)

Средний мольный состав жидкости:

хср.в =(хрF)/2=(0,975+0,389)/2=0,682

хср.н =(хрw)/2=(0,389+0,045)/2=0,217

MВ=92*0,682+114*(1-0,682)=98,996 кг/кмоль

Mн=92*0,217+114*(1-0,217)=109,226 кг/кмоль

Мольная доля исходной смеси:

MF=92*0,389+114*(1-0,389) = 105,442

LВ=0,558*4,9*98,996/92 = 2,94 кг/с

LН=0,558*4,9*109,226/92+ 1,72*109,226/105,442 = 5,03 кг/с

Средние массовые потоки пара в верхней и нижней частях колонны:

GВ=P*(R+1)MВ P

GН=P*(R+1)MН P

GВ=0,558*(4,9+1)*97,918/92=3,5 кг/с

GН=0,558*(4,9+1)*108,522/92 = 3,88 кг/с

MвсрТ*yСР.В+ МО*(1-yСР.В)

M нсрТ*yСР.Н+ МО*(1-yСР.Н)

Уравнения рабочих линий

а) Верхней части колонны:

y =(R/ R +1)*х+ хр/ R +1 =(4,9/ 4,9 +1)*х+ 0,975/ 4,9 +1 =0,83*x+0,165

б) Нижней части колонны:

y = (R+F / R +1)*х- (F -1/ R +1)* xW =(4,9+1,72/ 4,9 +1)*х+(1,72-1/ 4,9 +1)*0,045 =1,122*x-0,00549

Средняя концентрация пара

а) В верхней части колонны:

уср´=0,83*x ср´+0,165=0,83*0,682+0,165=0,731

б) В нижней части колонны:

уср´´= 1,122* x ср´´-0,00549=1,122* 0,217-0,00549=0,249

Средние температуры пара определяем по диаграмме t-x,y:

Рисунок 4 – Диаграмма t - x, y.

а) при усрв=0,731 tсрв=113,4ºС

б) при усрн=0,249 tсрн=121,2ºС

Средние мольные массы и плотности пара:

а) MВср =92*0,731+ 114*(1-0,731)= 97,918 кг/кмоль

ρсрв= MВср0/22,4* Твср=3,088 кг/м3

б) MсрН =92*0,249+114*(1-0,249)= 108,522 кг/кмоль

ρсрн= Mнср0/22,4* Тнср=3,355 кг/м3

ρп= 3,088+3,355/2=3,22 кг/м3

Плотность жидких толуола и октана:

а) при хp=0,975 tp=110,3ºС;  ρт=779,458 кг/м3

б) при хw=0,045 tw=123,9ºС; ρok=612,346 кг/м3

ρсм=1/(0,969/779,458+0,038/612,346)=769,23 кг/м3

Скорость пара и диаметр колонны

Для ситчатых тарелок рабочая скорость газа равна:

ω= 0,05√ ρх /ρу

ωВ= 0,05√ 779,458 /3,088=0,452 м/с

ωН= 0,05√ 612,346 /3,355=0,368 м/с

Средняя скорость паров:

ω=(0,452+0,368)/2 =0,41 м/с

Средний массовый поток пара в колонне:

G= (3,5+3,88)/2=3,69 кг/с

Диаметр колонны: d В = √ 4 * G /(π* ω * ρу )= √ 4 *3,69 /(3,14* 0,41* 3,22)=1,78 м

Стандартный диаметр обечайки колонны d=1,8 м

При этом рабочая скорость пара в колонне равна: ω =0,41*(1,78/1,8)2=0,4 м/ c

Для колонны диаметром 1800 мм выбираем ситчатую однопоточную тарелку ТС- P со следующими конструктивными размерами [1]:

Диаметр отверстий в тарелке do                  8 мм

Шаг между отверстиями l                           16 мм

Свободное сечение тарелки FC                    18,8 мм

Высота переливного порога hпер                  30 мм

Ширина переливного порога b                    1050 мм

Рабочее сечение тарелки ST                         2,294 м2

Скорость пара в рабочем сечении тарелки: ω т = ω *0,785* d 2 / ST =0,44 м/ c

4. Высота светлого слоя жидкости на тарелке и паросодержание барботажного слоя

h0=0,787*q0,2h0,56пер* ωтm[1-0,31exp(-0,11 μx)](σx/ σв)0,09

q=L/(ρXb)

m=0,05-4,6*hпер=0,088

Вязкость жидких смесей:

lg μx=xср* lg μx т+(1- xср)* lg μx о

lg μx в=0,682* lg 0,25+(1- 0,682)* lg 0,223

lg μx н=0,217* lg 0,223+(1- 0,217)* lg 0,2

μx в=0,241 мПа*с

μx н=0,2048 мПа*с

h0B=0,787*(2,94/769,23*1,05)0,20,030,56*0,440,088[1-0,31exp(-0,11*0,241)](17,6/ 55,4)0,09=0,021 м

h=0,787*(5,03/769,23*1,05)0,20,030,56*0,440,088[1-0,31exp(-0,11*0,2048)](12,6/ 55,4)0,09=0,023 м

Паросодержание барботажного слоя:

ε=√Fr/(1+√Fr), Fr = ωт2/(g*h0)

Frв = 0,442/(9,8*0,021)=0,94; εВ=√0,94/(1+√0,94)=0,49

Frн = 0,442/(9,8*0,023)=0,8589; εН=0,48

 


Поделиться с друзьями:

Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства...

Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьше­ния длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...

Археология об основании Рима: Новые раскопки проясняют и такой острый дискуссионный вопрос, как дата самого возникновения Рима...

Эмиссия газов от очистных сооружений канализации: В последние годы внимание мирового сообщества сосредоточено на экологических проблемах...



© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

0.016 с.