Расчет ректификационной установки для разделения бинарной смеси ацетон-бензол (стр. 3 из 4)

кг/с

3) Расход тепла дефлегматора:

Qg=Dм* rдис

Qg = 1,3*595,5=774 кВт

4) Расход охлаждающей воды в дефлегматоре при нагреве её на 20ºC:

В интервале температур 9-20 ºC вода имеет теплоемкость Cв = 4, 19

кг/с

5) Расход тепла в подогревателе:

Qn= ω1 * C1 * t1=2,22*1,93*63,8=273,4

6) Расход греющего пара в подогревателе:

кг/с

7) Общий расход греющего пара:

0, 20+0,09=0,29 кг/с

8) Расход тепла холодильника:

- дистиллята:

= П * t2 * C2 =0,3 *56,7 * 2,25=38,3 кВт

- кубового остатка:

= ω0 * t0 * C0 =1,9* 77 * 1,47=215 кВт

9) Расход охлаждающей воды при нагреве её на 20 ºC в холодильнике:

- дистиллата:

кг/с

- кубового остатка:

кг/с

10) Общий расход охлаждающей воды:

кг/с

Расчет кубового кипятильника

1) Расход тепла в кипятильнике:

Qкип = 575,7 кВт

2) Расход гр. Пара в кипятильнике:

3) Подготовка к расчету коэффициента теплопередачи:

В трубах смесь, в межтрубном пространстве - теплоноситель (конденсированный пар)

Движущая сила процесса:

Dt = T-t = 45,8°С

Коэффициент теплопередачи от конденсирующегося пара к жидкости:

А) Для водяного пара:

, где x - высота труб

с = 0,943 - для вертикальных теплообменников

А0 = 12,92·103 [7, c.149]

kор = 600 Вт/м2·К.

Выбираем теплообменник по каталогу:

Одноходовой теплообменник типа ТН и ТЛ:

F = 21 м2

l = 1500 мм-длина трубы

dнґs = 38ґ2 [мм]

nтруб=121

fтр =0,11 м2-трубное пространство

Б) Характеристика стенки:

Выбор материала из которого изготавливать трубки:

Стальl=46,5 [3, c.529, табл. XXVIII]

По каталогу [4, с.414] выбираем толщину стенки:

d=2мм

В) Для кипящего бензола:

В0 = 40·р0,3·j3 [7]

(коэффициент, включающий различные теплофизические константы)

Бензол: Вода:

r = 815 кг/м3r = 972 кг/м3 [3, c.512, табл. IV]

m = 0,316·10-3 Па·сm = 0,357 10-3 Па·с [3, c.516, табл. IX]

М = 78 г/мольМ = 18 г/моль [3, c.541, табл. XLIV]

p = рверха + Dрполн = 1,3 бар

В0 = 40·1,30,3·0,4653 = 4,8

4) Расчет коэффициента теплопередачи:

kрасч = 1902 Вт/м2·К.

5) Расчет поверхности теплообмена:

Одноходовой теплообменник типа ТН и ТЛ:

F = 7 м2

H = 1500 мм-высота трубы

dнґs = 25ґ2 [мм]

nтруб=61

fтр =0,021м2-трубное пространство

Dнар = 325 мм

Расчёт дефлегматора

1) Расход тепла:

Qд=774 кВт

2) Расход охлаждающей воды:

Gвдеф=9,23 кг/с

3) Расчет движущей силы теплообменного процесса:

°C

4) Расчет термического сопротивления:

Материал трубок:

Стальl=46,5 [3, c.529, табл. XXVIII]

толщина стенки:

d=2мм(dґS: 25ґ2)

5) Предварительный выбор теплообменного устройства:

Задаемся ориентировочным коэффициентом теплопередачи кор = 500 Вт/(м2·К) (при вынужденном движении, при передаче тепла от конденсирующегося пара к воде, границы задания ориентировочных значений к=300ё800)

[3, c.172, табл.4.8]

Ориентировочная поверхность теплообмена:

Для одноходового теплообменника ближайшей является F=71м2.

l = 5000 мм-длина трубы

dнґs = 38ґ2 [мм]

nтруб=121

fтр =0,11 м2-трубное пространство

Расчет скорости воды:

Оценка режима течения:

nводы = 0,66 м2/с

- это развитый турб. режим (Re > 104)

6) Расчет a2:

Расчет значения критерия Нуссельта по формуле:

el=1(т. к. l/d > 50)

По номограмме [3, c.564, рис. ХIII] определяется значение критерия Прандтля: Pr = 3,4

7) Расчет интенсивности теплообмена:

c=0,72 - для горизонтальных труб

8) Расчет коэффициента теплопередачи:

kop=500 Вт/(м2·К)

k=397,9 Вт/(м2·К)

9) Выбор теплообменника по каталогу [4, c.417]:

Одноходовой теплообменный аппарат типа ТН или ТЛ:

F = 97 м2

fтр = 0,176 м2

nтруб=511

Подогреватель исходной смеси

где

По каталогу [4, c.416] выбираем одноходовой теплообменник со следующими характеристиками:

F = 28 м2

l = 2000 мм-высота трубы

dнґs = 38ґ2 [мм]

fтр =0,11 м2-трубное пространство

Dнар = 600 мм

Водяной холодильник дистиллята

где

F = 9 м2

l = 1000 мм-высота трубы

dнґs = 25ґ2 [мм]

fтр =0,0042 м2-трубное пространство

Dнар = 400 мм

Водяной холодильник кубового остатка.

где

По каталогу [4, c.413] выбираем одноходовой теплообменник со следующими характеристиками:

F = 19 м2

l = 4000 мм-высота трубы

dнґs = 25ґ2 [мм]

fтр =0,0021 м2-трубное пространство

Dнар = 325 мм

Подбор и расчет конденсатоотводчиков.

При давлении на входе не менее 0,1 МПа и противодавлении не более 50% давления на входе устойчиво работают термодинамические конденсатоотводчики. Они применяются для отвода переохлажденного конденсата.

Расчетное количество конденсата после теплопотребляющего аппарата:

кг/с =0,86 т/ч

кг/с =0,36 т/ч

Давление греющего пара перед конденсатоотводчиком:

P1=0,95*Pгр=0,95*4=3,8 ат

Давление после конденсатоотводчика при свободном сливе конденсата:

Р2=0,1 ат.

Условная пропускная способость:

КVу=

, где

ΔР = Р2 - Р1 - перепад давления на конденсатоотводчике, ат.

А - коэффициент, учитывающий температуру конденсата и перепад давлений на конденсатоотводчике (определяется по графику).