3.3 Расчет дефлегматора
Дефлегматор предназначен для конденсации паров низкокипящего компонента.
Низкотемпературным теплоносителем
является охлаждающая вода. Температура
воды на входе и на выходе из дефлегматора
.
Баланс тепла в дефлегматоре.
Приход тепла с паром:
,
где
- коэффициент избытка флегмы;
- расход дистиллята;
- энтальпия пара, поступающего в
дефлегматор.
Приход тепла с водой:
,
где
- расход воды на дефлегматор, кг/с;
- энтальпия воды на входе в дефлегматор.
Расход тепла с дистиллятом:
,
где - коэффициент избытка флегмы;
- расход дистиллята;
- энтальпия дистиллята, выходящего из
дефлегматора.
Расход тепла с водой:
,
где - расход воды на дефлегматор, кг/с;
- энтальпия воды на выходе из дефлегматора.
Потери
в окружающую среду
учтем,
введя КПД дефлегматора
.
Тепло, отдаваемое воде:
.
Из этого уравнения находим .
.
Тепловая нагрузка дефлегматора
.
Средний
логарифмический температурный напор
в дефлегматоре
Принимаем коэффициент теплопередачи .
Поверхность теплообмена
.
Принимаем шестиходовой теплообменник с поверхностью теплообмена 181 м2. Диаметр труб 25 мм, длина труб 6000 мм.
3.4 Расчет холодильника
Холодильник предназначен для охлаждения готового продукта до температуры, устанавливаемой из условий потребления, хранения или транспортировки дистиллята.
Низкотемпературным теплоносителем
является охлаждающая вода. Температура
воды на входе и на выходе из дефлегматора
.
Дистиллят в холодильник поступает с
температурой
.
Его температуру за холодильником
принимаем равной
.
Тепловой поток, отданный дистилляту в
холодильнике
,
где - расход дистиллята;
-
температуры дистиллята на входе и на
выходе из холодильника,
;
- теплоемкость дистиллята при средней
температуре дистиллята
Теплоемкости воды и этилового спирта
из [4]
.
Теплоемкость дистиллята
.
Расход воды
,
где
- тепловая нагрузка на холодильник, кВт;
- энтальпия охлаждающей воды на входе
и на выходе из холодильника, кДж/кг.
Средний логарифмический температурный напор в холодильнике
.
Задаемся коэффициентом теплопередачи
.
Поверхность теплообмена
.
По
[6] принимаем одноходовой теплообменник
с поверхностью теплообмена 9 м2.
Диаметр труб 25 мм, длина труб 3000 мм, общая
длина аппарата 3080 мм.
4. Расчет штуцеров
Расчет ведется по уравнению неразрывности
,
где
- площадь сечения штуцера,
- расход жидкости (пара),
- плотность жидкости (пара),
- скорость жидкости (пара).
Площадь сечения штуцера
,
где
- диаметр штуцера колонны.
1. Расчёт штуцера для входа флегмы.
Расход флегмы
кг/с, скорость флегмы принимаем
м/с,
плотность флегмы
кг/м3.
м2.
м.
Принимаем диаметр штуцера
мм.
2. Расчет штуцера для входа свежей смеси.
Расход свежей смеси
кг/с, скорость свежей смеси
принимаем
м/с, плотность свежей смеси
кг/м3.
м2,
м.
Принимаем диаметр штуцера
мм.
3. Расчет штуцера для выхода кубовых остатков на циркуляцию.
Выход кубовых остатков в
испаритель
кг/с,
скорость кубовых остатков принимаем
м/с, плотность кубовых остатков
кг/м3.
м2.
м.
Принимаем диаметр штуцера
мм.
4. Выбор штуцера для входа пара в дефлегматор.
Расход пара
кг/с, Скорость пара принимаем
м/с,
плотность пара
кг/м3.
м2,
м.
Принимаем диаметр штуцера
мм.
5. Расчет штуцера для входа пара в колонну
Расход пара
кг/с, скорость пара принимаем
м/с,
плотность пара
кг/м3.
м2,
м.
Принимаем диаметр штуцера
мм.