Проектирование ректификационной колонны непрерывного действия. Курсовая работа (т). Другое.

🛑 👉🏻👉🏻👉🏻 ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻

Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.

Помощь в написании работы, которую точно примут!

Похожие работы на - Проектирование ректификационной колонны непрерывного действия

Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе

Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе

Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе

Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе

Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе

Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе

Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе

Нужна качественная работа без плагиата?

Не нашел материал для своей работы?

Поможем написать качественную работу Без плагиата!

Материальный баланс колонны и рабочее флегмовое
число

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

Переводим массовые концентрации в
мольные доли:

М 1 =58 кг/кмоль - мольная
масса ацетона;

М 2 =18 кг/кмоль - мольная
масса воды.

Относительный мольный расход
питания:

По данным строим равновесную кривую
на рис. 1и находим там точку .

Для определения оптимального
флегмового числа производим следующее:

Пусть β=1,2 - коэффициент
избытка флегмы, тогда рабочее флегмовое число R=β· R min =1,2·0,154=0,156

Уравнение рабочей прямой верхней
части колонны:

Пусть β=1.5, тогда R=β· R min =1,5·0,154=0,231

Пусть β=2, тогда R=β· R min =2·0,154=0,307

Пусть β=2.5, тогда R=β· R min =2,5·0,154=0,384

Пусть β=3, тогда R=β· R min =3·0,154=0,461

Полученные результаты сводим в
таблицу 1 :

По данным таблицы строим график зависимости R
от N(R+1)
cм. Рис. 7.

Определяем оптимальное рабочее флегмовое число R=0,3
тогда уравнения рабочих прямых:

Средние массовые расходы по жидкости
для верхней и нижней частей колонны определяют из соотношений:

МР = хр·М1 + (1 - хр )·М2 = 0,882 ·
58 + (1 - 0,882) · 18 = 53,265 кг/кмоль - мольная масса дистиллята;

МF = хF ·М1 + (1- хF ) · М2 =
0,171·58 + (1-0,171) · 18 = 24,857 кг/кмоль - мольная масса исходной смеси;

МВ, МН - средние мольные массы
жидкости для верхней и нижней частей колонны:

МН = хсрн · М1 + (1 - хсрн) · М2,
здесь средние концентрации:

xсрв = (хF + хР) / 2 =
(0,171 + 0,882) / 2 = 0,527 кмоль/кмоль

xсрн = (хF + хW) / 2 =
(0,882 + 0,003) / 2 = 0,087 кмоль/кмоль
МН = 0,087 · 58+ (1 - 0,087) · 18 =
21,5 кг/кмоль, тогда

LВ = 1,14 ·
0,3 · (39/53,265) = 0,251кг/с

LН = 1,14
·0,3 · (21,5/53,265) + 2,778 · (21,5/24,857) = 2,54 кг/с

Средние массовые потоки пара в
верхней GВ и нижней GН частях
колонны:

GН = Р·(R + 1) М'Н
/МР, здесь М'В, М'Н - средние мольные массы паров в

М'Н = yсрн · М1 +
(1 - yсрн) · М2,
здесь средние концентрации паров определяем из уравнений рабочих прямых:

yсрв = 0,231
· хсрв + 0,678 = 0,231 · 0,527 + 0,678 = 0,8 кмоль/кмоль

yсрн = 4,246
· хсрн - 0,01 = 3,813 · 0,087 - 0,009 = 0,362 кмоль/кмоль

М'В = 0,8 · 58 + (1 - 0,8) · 18 = 50
кг/кмоль

М'Н = 0,362 · 58 + (1 - 0,362) · 18
= 32,472 кг/кмоль, тогда

GВ = 1,14 ·
(0,3 + 1) · 50/53,265= 1,391кг/с

GН = 1,14 ·
(0,3 + 1) · 32,472/53,265 = 0,904кг/с

Расчет скорости пара для ситчатых тарелок
выполняется по уравнению:

Определяем средние температуры паров
и жидкости по данным равновесия литературы [рис.1]:

При y срв =0, 8
кмоль/кмоль t y в =65ºС

При y срн =0,362
кмоль/кмоль t y н =85ºС

При x срв =0,527
кмоль/кмоль t x в =60ºС

При x срн =0,087
кмоль/кмоль t x н =70ºС

Плотность пара для верхней части
колонны:

здесь концентрации в объемных долях,
при 60ºС и 70ºС

плотности компонентов: ρ 1 =746кг/м 3 -ацетон,
ρ 2 =977 кг/м 3 -вода
[2, с.512].

Принимаем стандартный диаметр
колонны 1000 мм

Для колонны диаметром 1000 мм
выбираем ситчатую однотопочную тарелку ТС-Р диаметром 1000мм со следующими
конструктивными размерами[1 c.217]:

Свободное сечение тарелки F с = 13,6%

Высота переливного порога h пер =30
мм;

Рабочее сечение тарелки S т =0,713 м 2 ;

Ширина переливного порога b=0,8 (L c ) м;

Скорость пара в рабочем сечении
тарелки:

W Т =w· 0,785·d 2 / S т =1,6·0,785·1,0 2 /0,713=1,124м/с.

2.3 Высота светлого слоя жидкости на тарелке и
паросодержание барботажного слоя[1,с.239-240]

Для ситчатых тарелок высоту слоя жидкости hО
находим по формуле

h ов =0.787·q в
0.2 ·h пер 0.56 ·w Т m ·[1-0.31exp(-0.11µ x )](σ x
/σ в ) 0,09

h он =0.787·
q н
0.2 ·h пер 0.56 ·w Т m ·[1-0.31exp(-0.11µ x )](σ x
/σ н ) 0,09

h пер
= 0,03м - высота сливной перегородки;

qВ = L в
/ (ρ x
· b) =
0,251/(861,5·0,8)=0,00036 м²/с
- удельный расход

жидкости на 1 метр ширины сливной перегородки в
верхней части колонны;

qн = L н
/ (ρ x ·
b) =
2,54/(861,5·0,8) = 0,00368м²/с
- удельный расход

жидкости на 1 метр ширины сливной перегородки в
нижней части колонны;

где b-
ширина сливной перегородки ,м;

σ в
,σ н -
поверхностное натяжение воды при средней температуре в верхней и нижней части
колонны;[2,с.526]

Вязкость жидких смесей µ x
находим
по уравнению:

lg µ x
=x ср ·
lg µ x а +(1-х ср )
·lg µ х.в ,
lg µ x в =0,527·lg0.22+(1
- 0.527)· lg0.5= - 0.489

lg µ x н =0.087
·lg0.21+(1 - 0.087)· lg0.4=
- 0.422

µ x в =0,325МПа·с
µ x н =0,378
МПа·с

Тогда, для верхней части колонны :

h ов =0.787·0,00036
0.2 ·0,03 0.56 ·1,124 -0.88 ·[1-0.31exp(-0.11·0.325)]·

h он =0.787·0,00368 0.2 ·0,03 0.56 1,124 -0.88 ·[1-0.31exp(-0.11·0.378)]·

Паросодержание барботажного слоя ε
находят
по формуле:

ε = √ Fr
/ (1+ √ Fr ), где Fr
= W²т/
(gho), тогда

εн = √ 5,143
/(1 + √ 5,143 ) = 0,694

.4 Коэффициенты диффузии и вязкости паров

Коэффициенты диффузии в жидкости для верхней
части колонны:

Тут μХВ = μ 1 x срв · μ 2 (1- x срв) =0,35 0,527
· 1 (1-0,527) = 0,575мПа·с

μХН = μ 1 x срн · μ 2 (1- x срн) = 0,35 0,087
· 1 (1-0,087) = 0,912 мПа·с

здесь вязкости ацетона μ 1 и воды μ 2 взяты при
20ºС [2,
С.526].

здесь плотности ацетона и воды взяты
при 20ºС [2,
с.512].

А = 4,7, В =1,15, v1 , v2 -мольные
обьемы компонентов в жидком состоянии при температуре кипения, см 3 /моль.
;[2,с.288]

Аналогично коэффициент диффузии в
жидкости для нижней части колонны:

Коэффициент диффузии паров в верхней
части колонны:

Коэффициент диффузии паров в нижней
части колонны:

.5 Коэффициенты массопередачи и
высота колонны

Коэффициент массопередачи в жидкости
для верхней части колонны:

Коэффициент массопередачи в жидкости
для нижней части колонны:

Коэффициент массопередачи в паровой
фазе для верхней части колонны:

Коэффициент массопередачи в паровой
фазе для нижней части колонны:

Коэффициент вязкости паров в верхней
части колонны:

Коэффициент вязкости паров в нижней
части колонны:

здесь взяты вязкости паров ацетона и
воды при средней температуре в верхней и нижней частей колонны.

Переводим полученные коэффициенты
массопередачи в нужную размерность на кмоль/м²·с:

β x в = 0,0037 ·
ρ
x / М в =
0,0037 · 855,5 / 39 = 0,0881кмоль/м²·с

β x н = 0,017 ·
ρ x / М н
= 0,017 · 855,5/ 21,491 = 0,663кмоль/м²·с

β y в = 1,265 ·
ρ
y в / М в '
= 1,265· 1,802/ 50= 0,046кмоль/м²·с

β y н = 1,267 ·
ρ
y н / М н '
= 1,267 · 1,105/ 32,472= 0,043кмоль/м²·с

Пусть х = 0,2. Коэффициент распределения
компонента по фазам (тангенс угла наклона равновесной линии в этой точке) m
= 0,45

Общее число единиц переноса на
тарелку:

S = (√d² - b²)/L = (√1²
- 0,8²)/0,35 = 1,714,

здесь L = 0,35м -
длина пути жидкости соответствующая одной ячейке перемешивания.

Коэффициент m, который
влияет на унос жидкости с тарелки определяется

Комплекс, по которому определяем
унос жидкости с тарелки при H = 0,5м - расстояние между
тарелками: , унос по
[1, с. 242]: е в =0,12кг/кг

Аналогичные расчеты проводим и для
других точек результаты сводим в таблицу.

Нижняя
часть колонны         Верхняя часть колонны

По данным таблицы строим кинетическую линию на
рис.6(обновленный рисунок представлен ниже) и определяем действительное число
тарелок:

N в =6
шт. - в верхней части колонны;

N н =8
шт. - в нижней части колонны.

Высота тарельчатой части колонны определяется по
формуле:

H=h∙(n-1)+Zв+Zн=0,5∙(14-1)+1+2=9,5
м, здесь

Z в =1
м - высота сепарационного пространства;

Диаметр штуцера для ввода исходной смеси:

dF = √4·F/(π·ρF·W)
= √4·2,778/(3,14·928,6·1,5) = 0,05 м примаем 50 мм,

здесь W=1,5м/с
- скорость потока жидкости при подачи насосом [Иоффе, с.26],

ρF
- плотность исходной смеси при t f =63[2,
с.495]:

Диаметр штуцера для вывода паров из
колонны:

dn = √4·Gn/(π·ρу·W) = √4·1,391/(3,14·1,802·20)
= 0,222м, принимаем 250 мм, здесь

ρу =1,802 кг/м³ - плотность
паров в верхней части колонны;

W = 20 м/с -
скорость потока насыщенных паров [Иоффе, с.26].

dф = √
4·Ф/(π·ρф·W) = √4·1,642/760,7·3,14·1,5
= 0,043 м, принимаем 50 мм, здесь

Ф = Р·R = 1,14·1,44
=1,642 кг/с - расход флегмы;
ρф - плотность смеси при t р =58 [2,
с.495]:

Диаметр штуцера для ввода паров из
кипятильника:

dк = √
4·G н /(π·ρу·W) = √4·0,904/1,105·3,14·20
= 0,228 м, принимаем 250 мм, здесь

W = 20 м/с -
скорость насыщенных паров [Иоффе, с.26];

Диаметр штуцеров для слива кубового
остатка и жидкости из куба для подачи в кипятильник:

dW = √ 4·W/(π·ρw·ω)
= √4·1,637/(959,26·3,14·0,5) = 0,066м, принимаем
70 мм, где

ω = 0,5 м/с -
скорость потока при движении самотеком [Иоффе, с.26];

ρw =959,26 кг/м 3
- плотность воды [2, с.495]:

Гидравлическое сопротивление тарелок колонны ΔРк
определяют по формуле:

где ΔРв
и ΔРн
гидравлическое сопротивление тарелки соответственно верхней и нижней частей
колонны, Па.

Полное гидравлическое сопротивление тарелки
складывается из трех слагаемых:

1) Гидравлическое
сопротивление сухой тарелки [1, с.244]:

здесь ζ = 1,5 - коэффициент
сопротивления сухой ситчатой тарелки [1, с.210]

1) Гидравлическое
сопротивление газожидкостного слоя на тарелках различно для верхней и нижней
частей колонны:

ΔРnв
= ρх
· g·hов
= 861,5·9,81·0,016 = 135,22 Па

ΔРnн
= ρх·
g·hон
= 861,5·9,81·0,025 = 211,28 Па

2) Гидравлическое
сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения:

ΔРσ
= 4σ/dэ = (4·0,059)/0,008
=2 9,5 Па

Тогда полное гидравлическое сопротивление одной
тарелки верхней и нижней частей колонны равно:

ΔРв = 74,46+
135,22+2 9,5 = 239,18 Па

ΔРн = 74,46 + 211,28
+ 29,5 = 315,24 Па

Полное гидравлическое сопротивление
ректификационной колонны:

ΔРк = 239,78 ·
17+ 315,24 · 13 = 8164 Па

φ = 1,0 - коэффициент сварного
шва [1, с. 395];

с = П · Та = 0,1 · 10 = 1 мм -
прибавка на коррозию, где

П = 0,1 мм/год - скорость коррозии;

Та = 10 лет - срок службы аппарата;

[σ] = η · σ -
допускаемое напряжение;

σ = 152 МПа - допускаемое нормативное
напряжение для стали 12х18Н10Т [7, с. 11], тогда

S ≥ , по [1, с.
211], принимаем S = 10 мм.

принимаем Sg = 10 мм
(см. выше); здесь R=D для
исполнения днища эллиптическим.

Выбираем прокладку из паронита ПОН-1
[6, с. 521]: Dсп = 959 мм

Расчетная нагрузка, действующая от
внутреннего избыточного давления:

Qg = 0,789 ·
Dсп · Р = 0, так
как избыточного давления нет.

Усилие, возникающее от разности
температур фланца и болта Qt:

- модуль упругости стали     [1,
с.395]

- коэффициент линейного
температурного расширения для стали 12Х18Н10Т [5, с.286];

коэффициент линейного температурного
расширения для Сталь 20 [5, с.286]

Расчетное осевое усилие для болтов принимают
большим из следующих трех значений:

РБ3 = Qg
+ Rn + Qt=
Qt, здесь Rn
= 0 так как избыточного давления нет.

для прокладки из паронита ПОН-1 [1,
с. 402]:

b 0 = 0,12·b 0,5 = 0,12·0,015 0,5 =0,016
м

, где МПа - для Ст 20 [1, с. 394];

Для колонных аппаратов используют
цилиндрические опоры тип I [6, с. 672]

Определим вес аппарата при
гидроиспытании:

Gмах = g · (Mоб + Мж+N·M Т ),
определяем ориентировочно.

Mоб = π · D · S · H · ρст = 3,14 ·
0,9 · 0,01 · 14,5 · 7850 ≈ 3800 кг - масса обечайки.

Мж = 0,785 · · H · ρж = 0,785 ·
0,9 ²
· 14,5 · 10³ ≈ 17000 кг - масса жидкости при
гидроиспытании;

Gмах = 9,81 ·
(3800 +17000+30·91) = 0,22 МН

Принимаем толщину стенки
цилиндрической опоры S = 14 мм. Напряжение сжатия в этой
стенке с учетом наличия в ней отверстия для лаза d = 0,5 м при
максимальной нагрузке от силы тяжести аппарата:

Допускаемое напряжение на сжатие в
обечайке опоры:

Максимальное напряжение на сжатие в
сварном шве, соединяющем цилиндрическую опору с корпусом аппарата при
коэффициенте сварного шва φш = 0,7:

F = 0,785 · (D²1 - D²2) = 0,785
· (1,128² - 0,84²) = 0,681 м² - площадь опорного кольца;

D1 = D + 2 · S + 0,2 = 0,9
+ 2 · 0,014 + 0,2 = 1,128 м - наружный диаметр опорного кольца;

D2 = D - 0,06 =
0,9 - 0,06 = 0,84 м - внутренний диаметр опорного кольца;

Максимальное напряжение на сжатие
опорной поверхности кольца:

Номинальная расчетная толщина
опорного кольца при L = 0,1 м:

Sк = 1,73 L · , с учетом
прибавок Sк = 10 мм.

, где Z = 6 - число фундаментных
болтов принимаем.

Расчетный внутренний диаметр резьбы
болтов:

1.
Пособие
по проектированию "Основные ПАХТ" под ред. Ю.И.Дытнерского, 2-е
издание, переработанное и дополненное;

2.
К.Ф.
Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков "Примеры и задачи по курсу ПАХТ"
Учебное пособие для ВУЗов / Под ред. чл. - корр. АН СССР П.Г. Романкова. - 9-е
издание, перераб. и доп. - Л.: Химия, 1981. - 560 с.

3.
Коган
В.Б., Фридман В.М., Кафаров В.В. Равновесие между жидкостью и паром. Кн. 1-2,
М.-Л.:Наука. 1966. 640+786с.

4.
Н.Б.
Варгафтик "Справочник по теплофизическим свойствам газов и
жидкостей". М.:Физматгиз, 1963 . - 708 с.

5.
И.А.Александров
"Ректификационные и абсорбционные прцессы" М.: химия, 1978 . - 280 с.

6.
А.А.
Лащинский, А.Р. Толчинский "Основы расчета и конструирования химической
аппаратуры" М.: Физматгиз,1970 .- 725с.

Похожие работы на - Проектирование ректификационной колонны непрерывного действия Курсовая работа (т). Другое.
Понятие норм морали. Общие черты и отличия норм права и норм морали. Реализация права, формы и стадии реализации.
Практическое задание по теме Сравнительная характеристика современных дезинфицирующих средств, применяемых в отделении пропедевтической хирургии
Реферат по теме Экономико-географическая характеристика животноводства в России
Сочинение Про Василия 3
Курсовая работа по теме Двойная запись
Сочинение На Тему Народный Заступник Гриша Добросклонов
Реферат: Темперамент 14
Фальсификация Документов Виды Фальсификации История Подделок Курсовая
Курсовая работа: Обработка экономической информации в документах Word. Скачать бесплатно и без регистрации
Контрольная работа по теме Анализ использования основных производственных фондов
Внешнеэкономической Деятельности Диссертация
Реферат: Функции маркетинга и их содержание
Курсовая работа: Архитектура и градостроительство Кыргызстана. Скачать бесплатно и без регистрации
Контрольная Работа По Технологии 5 Класс
Аргументы Из Жизни Для Сочинения Огэ 15.3
Яблонский Курсовые
Реферат: Англия 1945-1993 гг.
История Развития Театра Реферат
Научная работа: Метод проектов на уроках иностранного языка
Курсовая работа по теме Экономические показатели предприятия
Учебное пособие: Методические указания и задания для контрольной работы студентам идо
Курсовая работа: Качество жизни населения
Доклад: Ночное пробуждение сбивает биологические часы

Проектирование ректификационной колонны непрерывного действия. Курсовая работа (т). Другое.

Report Page