Полный расчет ректификационной колонны (стр. 4 из 8)
Так как плотность орошения удовлетворяет допустимым значениям, то в дальнейших расчетах используем кольца Рашига диаметром 50 мм.
Активную поверхность насадки
находят по формуле:
,где U – плотность орошения, м3/(м2.с);
- удельная поверхность насадки, м2 /м3;p, q – постоянные, зависящие от типа и размера насадки.
Для выбранных колец Рашига с диаметром 50 мм:
p=0.024, q=0.012.
Определим активную поверхность насадки в нижней и верхней части колонны:
Одной из важных характеристик аппарата является гидравлическое сопротивление насадки, который зависит от режима движения пара (газа). Для расчета необходимо определить число Рейнольдса:
,где
- вязкость пара.Определяем значения числа Рейнольдса для нижней и верхней части колонны:
Определяем коэффициент сопротивления для верхней и нижней части колонны:
Так как число Reп>40, то
Определяем гидравлическое сопротивление для верхней и нижней части колонны:
,где H=1 м – высота слоя.
Па/м 
Па/м 
,где b- коэффициент, для колец Рашига 50 мм: b= 47.10-3.
=375.61 Па/м 
=1093.32Па/м2.3 Расчет высоты колонны
Определим коэффициент диффузии газа для нижней и верней части колонны по формуле:
,где T – температура газа, К; p- давления газа, кгс/см2; MA,MB- мольные массы газов A и B;
vA,vB- мольный объемы газов А и В, определяемые, как сумма атомных объемов элементов, входящих в состав газа.
Пусть А – ацетон (МА=58 кг/кмоль);
В- четыреххлористый углерод (МВ=154кг/кмоль).
см3/атом 
см3/атом 
м2/с; 
м2/с;Определим коэффициент диффузии в разбавленных растворах для верхней и нижней части колонны:
,где М – мольная масса растворителя;
v- мольный объем диффундирующего вещества;
T –температура, К;
- динамический коэффициент вязкости растворителя, мПа.с; 
- параметр, учитывающий ассоциацию молекул растворителя ( А= В=1).Пусть А растворяется в В (В- растворитель):
м2/с; 
м2/с.Пусть В растворяется в А (А- растворитель):
м2/с; 
м2/с.Определим коэффициент диффузии смеси жидкостей для верхней и нижней части колонны по формуле:
м2/с; 
м2/с.По диаграмме «Равновесное состояние жидкости и пара» определяем коэффициенты распределения нижней и верхней частей колонны:
Через xн, xв определяем углы α и β соответственно (приложение 2).
Определяем число единиц переноса графическим методом интегрирования для нижней и верхней части колонны:
yw=xw=0.06
yD=xD=0.8
| x | y* | y | y*-y |  .102 |
| 6.008.7017.926.437.445.148.0052.5556.9069.676.280.0 | 20.2527.1040.7548.9556.5561.2563.0065.5070.6575.6079.8582.00 | 6.0010.021.031.542.554.056.961.066.572.077.080.0 | 14.2517.1019.7517.4514.057.256.104.504.153.602.852.00 | 7.025.845.065.737.1213.7916.3922.2224.0127.7835.0950.00 |
По данным таблицы строим график зависимости
и определяем площадь под графиком с помощью метода трапеций для нижней и верхней части колонны, равную числу единиц переноса (приложение 4):n0yн=3.029
n0yв=5.51
Определим высоту единиц переноса с помощью сведущих формул:
а) критерий Рейнольдса для пара и жидкости в верхней и нижней части колонны:
б) критерий Прандтля для пара и жидкости в верхней и нижней части колонны:
в) приведенная толщина жидкой пленки для верхней и нижней части колонны:
г) высота единиц переноса в газовой фазе для верхней и нижней части колонны:
м 
мд) высота единиц переноса в жидкой фазе для верхней и нижней части колонны:
м 
мТогда высота единиц переноса равна:
м 
м