- •1.Курсовое проектирование.
- •1.1.Оформление пояснительной записки.
- •1.2.Оформлене графической части проекта.
- •1.3.Задания для выполнения расчета процесса ректификации.
- •2.0.Материальный баланс.
- •2.1.Определение давления в колонне.
- •2.2Определение температурного режима колонны.
- •2.3.Построение диаграммы фазового равновесия.
- •2.4.Определение числа теоретических тарелок.
- •2.5. Определение расхода пара и флегмы.
- •3.0 Тепловой баланс колонны.
- •4.0. Гидравлический расчет.
- •5.0. Определение диаметра штуцеров.
- •6.0. Определение толщины тепловой изоляции.
- •7.0. Определение площади поверхности теплопередачи кипятильника и дефлегматора.
- •8.0. Пример расчета (вариант №1, см.Табл. 1)
- •8.1. Составление материального баланса колонны [26]
- •8.2. Определение давления в колонне
- •8.3. Построение диаграммы фазового равновесия в координатах у-х
- •8.4. Определение числа теоретических тарелок в колонне
- •8.5. Определение расходов пара и флегмы в колонне
- •8.6. Тепловой баланс колонны
- •8.7. Гидравлический расчет.
- •8.8. Определение диаметров штуцеров
- •8.9. Определение толщины тепловой изоляции колонны
- •8.10. Определение площади поверхности дефлегматора теплопередачи кипятильника и дефлегматора.
- •Библиографический список:
2.5. Определение расхода пара и флегмы.
Поток пара и флегмы в колонне и массовые концентрации в них низкокипящего компонента показаны на рис. 5.Если доля отгона сырья на входе к колонну не равна нулю, то в зоне питания изменяется массовый расход флегмы.
Паровой поток G0, вносимый в колонну сырьем определяется из соотношения:
G0
= GF
е
(30)
Жидкий поток g0, вносимый в колонну сырьем определяется из соотношения:
g0 = GF (1-е) (31)
В результате смешения паров G0 и пара, поступающего из нижней части колонны, G2 в верхнюю часть колонны уходит паровой поток G:
G=
+G2
(32)
Если
молярные теплоты испарения разделяемых
компонентов близки, можно принять, что
G
,
и рассчитывать паровой поток, поступающий
из зоны питания в верхнюю часть колонны,
из соотношения:
G = GD (Rопт + 1) (33)
Паровой поток G2, поступающий в зону питания из нижней части колонны:
G2=G-G0 (34)
В зону питания из верхней части колонны поступает поток флегмы g2, расход которого определяется соотношением:
g2 =Rопт Gd (35)
В результате смешения в зоне питания потока флегмы g2 и жидкого потока сырья go в нижнюю часть колонны стекает поток флегмы:
g
= g0
+ g2
(36)
Рис.5. Схема потоков в зоне питания и верхней части колонны.
Массовая
концентрация низкокипящего компонента
см
во
флегме поступающей на последнюю тарелку
нижней части колонны (счет тарелок в
нижней части колонны идет снизу вверх),
определяется соотношением:
см
=
(37)
Ориентировочно можно принять, что:
=
1,05
(38)
Массовую концентрацию низкокипящего компонента у2 в паровом потоке G2, поднимающегося с последней тарелки нижней части колонны в зону питания, составляет:
2
=
(39)
Массовая концентрация низкокипящего компонентаycм, в паровом потоке G, покидающем зону питания определяется из уравнения:
см
=
Концентрация
низкокипящего компонента в паровом
0и
жидком потоке сырья
определяется
в результате расчета процесса однократного
испарения [8,сю 220; 9, с 67]. Если доля отгона
равна нулю,
=
.
Если
доля отгона е=0,
см
и
2=
см
Если
доля отгона е=1,
сми
2
см
2(41)
Если доля отгона 1 е 0, см и 2 см 2
Если молярные теплоты испарения компонентов разделяемой смеси отличаются незначительно, то приближение можно считать, что расход флегмы в верхней части колонны не изменяется, т.е.
g2 =g1 (42)
3.0 Тепловой баланс колонны.
Тепловой баланс колонны составляется на основе закона сохранения энергии и может быть записан в виде уравнения:
(43)
Где,
– тепловой поток, передаваемый
теплоносителем в кипятильнике испаряющейся
жидкости;
-
тепловой поток, передаваемый в дефлегматоре
хладагенту при конденсации и охлаждении
флегмы и дистиллята;
– тепловые потери в окружающую среду;
– энтальпия жидких дистиллята и кубового
остатка;
- энтальпия сырья.
Из
уравнения (43) значение энтальпии сырья
определяется с учетом его фазового
состояния. Если доля отгона е=0, берется
энтальпия жидкости
если доля отгона е=1 в уравнение (43)
подставляется энтальпия пара
;
если доля отгона 1
е
0,
вычисляется энтальпия парожидкостной
смеси
по уравнению:
=
е
+
(1-е)
(44)
В случае холодного испаряющегося орошения тепловой поток, отводимый хладагентом в дефлегматоре (конденсаторе-холодильнике), определяется из соотношения:
=
(45)
Где,
-
теплота конденсации паров, поступающих
в дефлегматор;
– теплоемкость жидкого дистиллята
(флегмы);
– температура верха колоны и флегмы,
поступающей на орошение.
Холодная
флегма
поступает на орошение верха колонны
при температуре
,
меньше, чем температура наверху колонны
.
Расход флегмы
с достаточной для технических расчетов
точностью может определятся из
соотношения:
=
(46)
Где,
– энтальпия пара, поступающего в
дефлегматор при температуре
;
– энтальпия флегмы при температуре
.
Потери теплоты колонны в окружающую среду обычно принимают от 3% до 5% от теплоты, полезно используемой в аппарате.
(0,03
0,05)
(
)
(47)
Из
уравнения теплового баланса колонны
определяется расход теплоты
,
который сообщает в кипятильнике кипящей
флегме для создания парового орошения.
Расход теплоносителя в кипятильнике
колонны
составляет:
=
(48)
Где,
– соответственно начальная и конечная
энтальпия теплоносителя в кипятильнике.
Расход
хладоагента в дефлегматоре
=
(49)
Где,
– соответственно начальная и конечная
энтальпия хладоагента в дефлегматоре.
