Расчет скорости пара и диаметра колонны.

Для изготовления ректификационной колонны необходимо определить основные размеры. В их число входит диаметр и высота колонны, а также толщина стенок.

Диаметр колонны рассчитывается по потоку пара, поскольку скорость пара (линейная или объемная) на несколько порядков выше скорости жидкости.

Требуемую предельно допустимую скорость ω_пр можно рассчитать зная средние плотности пара и жидкости в колонне.

где:

,  средние плотности жидкости и пара,  

вязкость жидкости,

g = 9.81      

Для колец Рашига 50×50×5 => a = 90 [м²/м³]

                                                      e = 0.785 [м³/м³]

Из графика 1 определим средние температуры пара в верхней и нижней части колонны:

t_W=94°C;   t_F=67,8°C;  t_P=57,3°C

 °С

°С

Находим по таблице IV (приложение) плотности воды и ацетон

При t_ср.н = 80,9 °С                                                                                          При t_ср.в = 62,55 °С

Для определения средней плотности жидкости в колонне переведем мольную долю жидкости X_ср в массовую X_ср

Средняя плотность пара в колонне:

r_y.ср=1,43 кг/м³

Расчет скорости захлебывания

Расчет рабочей скорости пара

Определение диаметра колонны

Выбираем стандартный диаметр по большему d = 0,45 м => принимаем стандартный диаметр колонны 0,5м

Расчет действительной скорости пара

Расчет высоты насадки.

Расчет числа единиц переноса для верха и низа колонны

Строим график

Для верхней части колонны

Для нижней части колонны

Коэффициент диффузии в жидкой фазе:

При 20 С⁰

Высота единицы переноса в жидкой фазе:

Массовая плотность орошения:

Высота единицы переноса в паровой фазе:

При t_ср.н = 80,9 °С                                                      При t_ср.в = 62,55 °С

Динамические коэффициенты вязкости паров ацетелена и воды находим из справочника[3]

При t_ср.н = 80,9 °С                                                                 При t_ср.в = 62,55 °С

Находим общую высоту единицы переноса для верхней и нижней частей колонны:

Z=1,5 м =>                            число секций   n=

Найдем общую высоту ректификационной колонны:

Z = 1,5 м   n = 3,28 – число секций;

 ­-высота промежутков между секциями насадки;

Гидравлическое сопротивление насадки

Гидравлическое сопротивление насадки ∆P находят по уравнению:

где, гидравлическое сопротивление сухой неорошаемой насадки ∆P_c рассчитаем по уравнению:

λ – коэффициент сопротивления сухой насадки, зависящий от режима движения газа в насадке

Режим движения турбулентный

Коэффициент сопротивления сухой насадки:

Плотность орошения:

Общее гидравлическое сопротивление: