2.6. Расчет физических параметров компонентов смеси
При средней температуре жидкой фазы в А и Б–секциях выбираются значения коэффициентов поверхностного натяжения 1-го и 2-го компонентов, дин/см.
s1=22,15 Н/м,
s2=20,05 Н/м.
Поверхностное натяжение жидкости по А и Б – секциям:
а) s = 0,001 × [s1 ×Х + s2 × (1 - Х)] =0,001 [22,15 ∙ 0,558 + 20,05 ∙ (1-0,558)] = 0,0212 Н/м,
б) s = 0,001 × [s1 ×Х + s2 × (1 - Х)] = 0,001 [22,15 ∙ 0,098 + 20,05 ∙ (1-0,098)] = 0,0202 Н/м,
где s1, s2 – поверхностное натяжение компонентов смеси, Н/м; Х – средняя концентрация жидкой фазы секции колонны, мас. доли.
Коэффициенты динамической вязкости компонентов смеси m1, m2, Па∙с.
m1= 0,295∙10-3 Па∙с,
m2= 0,288∙10-3 Па∙с.
Коэффициент динамической вязкости смеси жидкой фазы:
mсм.=
,
а)mсм.=
,
где Хср. – средняя концентрация компонентов жидкой фазы, моль. доли.
m1= 0,295∙10-3 Па∙с,
m2= 0,288∙10-3 Па∙с.
б)mсм=
.
Коэффициент динамической вязкости паровой фазы разделяемой смеси определяется из уравнения:
,
или
.
а)
;
б)
,
где Мсм, М1, М2 – мольные массы смеси газов и отдельных компонентов; Y1 – мольная доля 1-го компонента в паровой фазе смеси; μ1, μ2 – динамический коэффициент вязкости компонентов смеси в паре, Па∙с.
2.7. Расчет максимальной скорости пара в колонне
Расстояние между тарелками принимается равным 450 мм. В соответствии с рис. 2.16. [1] находится значение С1 = 560
Для верхней секции по формулам вычисляем:
а)
,
,
Смах = 8,47×10-5×[k1×C1 - k2×(l - 35)]=8,47∙10-5×[1,15×560 - 4×(91 - 35)]=0,0355,
.
Аналогично для Б секции:
б)
,
Смах = 8,47 × 10-5× [k1 × C1 - k2 × (l - 35)] = 8,47 ∙ 10-5 × [1,15 × 560 – 4 × (54 - 35)] = 0,0481,
.
2.8. Определение диаметра аппарата
По значению wmax рассчитываются диаметры А и Б - секций колонны:
а)А – секция:
Dрасч =
.
б)Б – секция:
Dрасч =
.
В соответствии с нормальным рядом диаметров колонн примем D=4м. (табл. 12) [1]
По значению выбранного диаметра уточняется значение скорости пара в секциях колонны:
а) А – секция:
.
б) Б – секция:
.
2.9. Расчет гидравлического сопротивления клапанной тарелки
Сопротивление сухой тарелки
, Па,
где
=3,66
- коэффициент
сопротивления клапанной тарелки.
Скорость пара в отверстиях тарелки, м/с:
=
,
где Fсв - относительная свободная площадь тарелки, %.
а) для верхней части колонны:
=
,
.
б) для нижней части колонны:
,
.
Находится расход жидкости на единицу периметра слива:
а) для верхней части колонны:
.
б) для нижней части колонны:
.
Рассчитывается коэффициент К2, учитывающий сжатие потока жидкости:
а) В/D=3,2/4=0,8 К2=1,01 б) В/D=3,2/4=0,8 К2=1,01.
Определяется подпор жидкости над сливным устройством:
а) для верхней части колонны:
.
б) для нижней части колонны:
.
Находится высота парожидкостного слоя на тарелке:
а) для верхней части колонны:
= 0,04 + 0,0563 = 0,0963м.
б) для нижней части колонны:
= 0,04 + 0,0338 = 0,0738м.
Сопротивление слоя жидкости на клапанной тарелке рассчитывается по формуле:
а) для верхней части колонны:
.
б) для нижней части колонны:
.
Определяется общее гидравлическое сопротивление клапанной тарелки:
а) для верхней части колонны:
.
б) для нижней части колонны:
.
Общее гидравлическое сопротивление колонны составит
а) для верхней части колонны:
=173,62×11=1909,82
Па.
б) для нижней части колонны:
=371,37×7=2599,63 Па.