Расчет ректификационной колонны для разделения смеси ацетон-вода с ситчатыми тарелками (стр. 3 из 4)
Где МD - мольная масса дистиллята, равная:
4.2 Определение диаметра колонны
Диаметр колонны
По каталогу-справочнику "Колонные аппараты" [4] D=800 мм. Тогда скорость пара в колонне будет
По ОСТ 26-01-108-85 определяем:
Диаметр колонны - 800 мм.
Расстояние между тарелками - 300 мм.
Высота сливного порога - 25 мм.
Диаметр отверстия - 5 мм.
Шаг - 15 мм.
Исполнение - 1.
Материал для изготовления - углеродистая сталь ВСт3сп.
5. Гидравлический расчет тарелок
Принимаем следующие размеры ситчатой тарелки: диаметр отверстий d0=5мм, высота сливной перегородки hп=25мм. Свободное сечение тарелки 8% от общей площади тарелки. Площадь, занимаемая двумя сегментными переливными стаканами, составляет 20% от общей площади тарелки. Гидравлическое сопротивление тарелки в верхней и нижней части колонны по уравнению:
а) Верхняя часть колонны. Гидравлическое сопротивление сухой тарелки
где
=1,82 - коэффициент сопротивления неорошаемых ситчатых тарелок со свободным сечением 7 - 10%; 
- скорость пара в отверстиях тарелки. Сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения 
где
= 
Н/м - поверхностное натяжение жидкости при средней температуре в верхней части колонны; dЭ=d0=0,005м.Сопротивление парожидкостного слоя на тарелке
Высота парожидкостного слоя
Величина Δh - высоту слоя над сливной перегородкой рассчитываем по формуле
где VЖ - объемный расход жидкости, м3/с; П - периметр сливной перегородки, м;
- отношение плотности парожидкостного слоя (пены) к плотности жидкости, принимаемое приближенно равным 0,5.Объемный расход жидкости в верхней части колонны
где
- средняя мольная масса жидкости.Периметр сливной перегородки П находим, решая систему уравнений
где R=0,2м - радиус тарелки; 2/3Пb - приближенное значение площади сегмента.
Находим, что П=0,294м; b=0,064м.
Высота парожидкостного слоя на тарелке
Сопротивление парожидкостного слоя
Общее гидравлическое сопротивление тарелки
б) Нижняя часть колонны
при 
Общее гидравлическое сопротивление тарелки в нижней части колонны
Проверим, соблюдается ли при расстоянии между тарелками h=0,3м необходимое для нормальной работы тарелок условие
Для тарелок в нижней части колонны, у которых гидравлическое сопротивление больше, чем у тарелок в верхней части
Следовательно, вышеуказанное условие соблюдается:
Проверим равномерность работы тарелок - рассчитаем минимальную скорость пара в отверстиях
, достаточную для того, чтобы ситчатая тарелка работала всеми отверстиями 
Рассчитанная скорость
; следовательно, тарелки будут работать всеми отверстиями.6. Определение числа тарелок и высоты колонны
6.1 Расчет к. п. д. тарелок
а) наносим на диаграмму у-х рабочие линии верхней и нижней части колонны и находим ступени изменения концентрации nТ. В верхней части колонны
; в нижней части 
, всего 8 ступеней.Число тарелок рассчитываем по уравнению
Для определения среднего к. п. д. тарелок
находим коэффициент относительной летучести разделяемых компонентов 
и динамический коэффициент вязкости смеси μ при средней температуре в колонне, равной 77oC. При этой температуре давление насыщенного пара ацетона 
мм рт. ст., воды РВ=314,1 мм рт. ст., откуда 
. Динамический коэффициент вязкости ацетона при t=77oCравен 0,2·10-3Па·с, воды 0,3702·10-3Па·с. Принимаем: 
Тогда:
По графику находим
. Длина пути жидкости на тарелке 
По графику (рис.3) находим значение поправки на длину пути
. Средний к. п. д. тарелок 
Рис.3. Зависимость поправки Δ от длины пути жидкости на тарелке l.
Для сравнения считаем средний к. п. д. тарелки
по критериальной формуле, полученной путем статистической обработки многочисленных опытных данных для колпачковых и ситчатых тарелок 
Предварительно рассчитаем коэффициент диффузии:
В этом случае
; 
; 
; 
.Коэффициент диффузии
Безразмерные комплексы
Средний к. п. д. тарелки
6.2 Расчет числа тарелок
Число тарелок:
в верхней части колонны
