1.5Тепловой расчет ректификационной колонны

Расход теплоты, получаемой кипящей жидкостью от конденсирующего пара в кубе-испарителе колонны:

Q_k=Q_d+G_dc_dt_d+G_wc_wt_w-G_fc_ft_f+Q_пот,

Где Q_d– расход теплоты, отнимаемой охлаждающей водой от конденсирующихся в дефлегматоре паров, Вт;

Q_пот– тепловые потери колонны в окружающую среду, Вт;

с_d,c_w,c_f– теплоемкость исходной смеси,дистиллята, кубовой жидкости, Дж/кг·К

Значения теплоемкостей, необходимые для расчета, находим по формуле:

где теплоемкости компонентов при соответствующих температурах; - массовые доли компонентов.

Температура кипения смеси - t_f=61.5°С, кубового остатка - t_w=66°С и дистиллята - t_d=60°С; теплоемкости ацетона и воды при этих температурах определяем по номограмме [2 с 562].

Теплоемкости смесей:

c_f=2.35·10³·0.36+4.23·10³(1-0.36)=3553 Дж/кг·К

c_w=2.43·10³·0.15+4.61·10³(1-0.15)=4283 Дж/кг·К

c_d=2.3·10³·0.98+4.19·10³(1-0.98)=2338 Дж/кг·К

Количество тепла, отнимаемого охлаждающей водой от конденсирующегося в дефлегматоре пара:

Q_d=G_d(R+1)r_d=0.5(1.33+1)556388=6.5·10⁵Вт,

Где r_d- удельная теплота конденсации дистиллята,Дж/кг

Где удельная теплота конденсации компонентов А и В при температуре t_d[2 c 541].

Тепловые потери колонны в окружающую среду

Q_пот=αF_н(t_ст.н-t_возд),

Где t_ст.н– температура наружной поверхности стенки колонны, принимаем t_ст.н=40°С; t_возд– температура воздуха в помещении, t_возд=10°С; α – суммарный коэффициент теплоотдачи конвекцией и излучением, Вт/(м²К):

α =9.3+0.058 t_ст.н=9.3+0.058·40=11.6 Вт/(м²К),

где F_н– наружная поверхность изоляции колонны, определяем ее по формуле:

F_н≈π·D·H_k+0.785·D²≈3.14·1·7.5+2·0.785·1²≈36.11 м²

Потери тепла в окружающую среду

Q_пот=11.6·36.11 ·(40-20)=8.37 кВт

Расход тепла в кубе колонны с учетом тепловых потерь

Q_k=6.5·10⁵+0.5·2338·60+1.48·4283·66+1.98·3553·61.5+8370=15.8·10⁵ Вт

Расход греющего пара