3.7.3 Скорость пара в рабочем сечение тарелки.

Скорость пара в рабочем сечение тарелки:

м/с

3.8 Гидравлический расчет тарелок.

Принимаем следующие размеры сетчатой тарелки: диаметр отверстия d_о=4 мм, высота сливой перегородки h_п=40 мм. Свободное сечение тарелки 11,1% от общей площади тарелки. Расстояние между тарелками 400 мм.

Общее гидравлическое сопротивление тарелки определяется по формуле:

где: P_сух – сопротивление сухой тарелки, Па;

Р_ - сопротивление, вызванное силами поверхностного натяжения, Па;

Р_пж – статическое сопротивление слоя жидкости на тарелке, Па;

3.8.1 Гидравлический расчет тарелок в верхней части колоны.

Гидравлическое сопротивление сухой тарелки:

Па;

где:  - коэффициент сопротивления, для сетчатой тарелки принимаем равным 1.1

_у – средняя плотность пара в верхней части колонны;

ω_т – скорость пара в колонне;

Гидравлическое сопротивление обусловленное силами поверхностного натяжения:

Па;

поверхностное натяжение  =Н/м при средних температурах.

Гидравлическое сопротивление парожидкостного слоя на тарелке:

;

Высота парожидкостного слоя h_пж по рисунку 1

м;

Величину Δh – высота слоя над сливной перегородки рассчитываем по формуле:

м;

V_x – Объемный расход жидкости, k =ρ_пж/ρ_х – отношение плотности парожидкостного слоя (пены) к плотности жидкости, принимаемое приближено равным 0,5; П – периметр сливной перегородки.

м³/с;

Следовательно, гидравлическое сопротивление парожидкостного слоя на тарелке:

Па;

Следовательно, общее гидравлическое сопротивление тарелки:

Па;

3.8.2 Гидравлический расчет тарелок в нижней части колоны.

Гидравлическое сопротивление сухой тарелки:

Па;

где:  - коэффициент сопротивления, для сетчатой тарелки принимаем равным 1.1

_у – средняя плотность пара в нижней части колонны;

ω_т – скорость пара в колонне;

Гидравлическое сопротивление обусловленное силами поверхностного натяжения:

Па;

поверхностное натяжение  = Н/м при средних температурах.

Гидравлическое сопротивление парожидкостного слоя на тарелке:

;

Высота парожидкостного слоя h_пж по рисунку 1

м;

Величину Δh – высота слоя над сливной перегородки рассчитываем по формуле:

м;

V_x – Объемный расход жидкости, k =ρ_пж/ρ_х – отношение плотности парожидкостного слоя (пены) к плотности жидкости, принимаемое приближено равным 0,5; П – периметр сливной перегородки.

м³/с;

Следовательно, гидравлическое сопротивление парожидкостного слоя на тарелке:

Па;

Следовательно, общее гидравлическое сопротивление тарелки:

Па;

средние гидравлическое сопротивление тарелки будет:

Па;

3.8.3 Минимальное расстояние между тарелками.

Проверяем выбранное расстояние между тарелками: минимальное расстояние между ними должно быть равным:

м;

Выбранное ранее расстояние между тарелками H_мин = 400 мм подходит.

3.9 Высота колоны.

Молярный расход пара по колонне:

кг^.моль/с;

Рабочая площадь тарелки:

м²;

Фактор скорости для сетчатых тарелок:

;

3.9.1 Определение вязкости пара в укрепляющей и исчерпывающей части колонны.

Определим коэффициент динамической вязкости для пара:

Па^.с;

где коэффициент динамической вязкости метилового спирта Па^.с, коэффициент динамической вязкости воды Па^.спри средних температурах в укрепляющей части колоне.

Определим коэффициент динамической вязкости для жидкости:

Па^.с;

где коэффициент динамической вязкости метилового спирта Па^.с, коэффициент динамической вязкости воды Па^.спри средних температурах в исчерпывающей части колоне.

3.9.2 Коэффициент диффузии жидкости и пара при средней температуре.

Для того чтобы определить коэффициент диффузии при средней температуре, не обходимо рассчитать коэффициент диффузии D_x20 при 20^оС:

м²/с;

,- мольные объемы компонентов в жидкой фазе при температурах кипения мм³/моль,μ_х = 5.424^.10^-4Па^.с – средний коэффициент динамической вязкости при 20⁰С;

Температурный коэффициент b:

м²/с;

Коэффициент диффузии при средней температуре:

м²/с;

Коэффициент диффузии пара при средней температуре.

м²/с;

3.9.3 Коэффициент массоотдачи и массопередачи.

Значение коэффициента массоотдачи в паровой фазе:

;

Значение коэффициента массоотдачи в паровой фазе:

;

;

где: _xf1 – опытное значене коэффициента массоотдачи,

Общий коэффициент массопередачи K_yf:

кмоль/м^2.с;

где m – тангенс угла наклона линии равновесия,

;

Так как величина m является переменной по высоте колонны, находим ее значения для различных концентраций, используя диаграмму y – x. Предварительно на диаграмму наложим кривую равновесия и линии рабочих концентраций при рабочем значении флегмового числа R = 1.62 (рис.7). В пределах от x_w до x_p выбираем ряд значений x. Для каждого значения x определяем по диаграмме величины (y* - y) и (x – x*) как разность между равновесной и рабочей линиями, а затем по этим значениям находим m (Таблица 3).

Таблица 3.

x	x – x*	y* - y	m
0.034	0.0012	0.00251	2.083
0.1	0.0291	0.05874	2.019
0.2	0.0457	0.07197	1.689
0.3	0.0426	0.06746	1.584
0.4	0.0492	0.0623	1.266
0.5	0.0384	0.0462	1.203
0.538	0.0265	0.0295	1.113
0.6	0.0664	0.0449	0.676
0.7	0.0957	0.0616	0.643
0.8	0.0946	0.0582	0.591
0.9	0.0789	0.0366	0.464
0.985	0.0403	0.016	0.397

Далее подставляем в уравнение общего коэффициента массопередачи полученные значения xf, yf и m для различных значений x. Результаты заносим в таблицу 4.

Таблица 4.

x	0.034	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.538	0.6	0.7	0.8	0.9	0.985
Kyf	0.154	0.156	0.171	0.176	0.194	0.198	0.204	0.240	0.243	0.248	0.262	0.270