Расчёт ректификационной колонны 6непрерывного действия для разделения бинарной смеси бензол - у (стр. 4 из 5)

t_ст - температура со стороны окружающей среды, t_ст= 35 ⁰С;

Найдем удельный тепловой поток:

q= α(t_ст- t_возд)=11.49(35-10)= 287.25 Вт/м²

Принимая, что все термическое сопротивление сосредоточено в слое изоляции, можно записать:

q= la(t_ст- t_возд)/b

где la= 0.098 – теплопроводность совелита,

b= la(t_ст- t_возд)/q = 0.098(111,7-10)/287,25 = 0,035 м

Т.к. наиболее горячая часть колонны – это куб, то для всей колонны можно принять ту же толщину изоляции.

5.4. Расчет штуцеров.[4]

Расчет штуцеров сводится к диаметру штуцера:

ω – скорость жидкости 2м/с, скорость пара 20м/с.

Штуцер с приварным фланцем.

Рис. 5.2.

5.4.1 Штуцер для ввода исходной смеси.

V_F = G_F/r_F = 5,0/900,5 = 0,005 м³/с

где

.

По ОСТ 26-1404-76 примем штуцер с наружным диаметром_____________________________________________________________________________________________________________________________ 89мм, с условным проходом D_у=80 мм.

5.4.2 Штуцер для ввода флегмы.

По ОСТ 26-1404-76 примем штуцер с наружным диаметром_____________________________________________________________________________________________________________________________ 45мм, с условным проходом D_у=40мм.

5.4.3 Штуцер для отвода кубового остатка.

V_w = G_w= 3,28 м³/с

По ОСТ 26-1404-76 примем штуцер с наружным диаметром_____________________________________________________________________________________________________________________________ 57мм, с условным проходом D_у=50мм.

5.4.4 Штуцер для вывода паров дистиллята.

V=G_D(R+1)/ρ_П

r_П = r' = 2,45 кг/м³ - плотность пара вверху колонны

V = 1,72(0,951+1)/2,45= 1,37м³/с

По ОСТ 26-1404-76 примем штуцер с наружным диаметром_____________________________________________________________________________________________________________________________ 325мм, с условным проходом D_у=300мм.

5.4.5 Штуцер для ввода паров кубовой смеси.

V = G_W/r_П

r_П = r″ = 2,1кг/м³ - плотность пара внизу колонны

V=3,28/2,1=1,56 м³/с

По ОСТ 26-1404-76 примем штуцер с наружным диаметром_____________________________________________________________________________________________________________________________ 377мм с условным проходом D_у=350мм.

Все штуцера снабжаются плоскими приварными фланцами по ГОСТ 1255-67

Фланец штуцера

.

Рис. 5.3.

Табл.5.1.

Список штуцеров

Назначение штуцера	Условный проход, мм	Наружный диаметр, мм	Число болтов, шт	Размер болтов
Ввод исходной смеси	80	89	8	М16
Ввод флегмы	40	45	4	М16
Вывод кубового остатка	50	57	4	М16
Вывод паров дистиллята	300	325	12	М20
Ввод паров кубовой остатка	350	377	16	М22

5.5. Расчет весовых характеристик и высоты аппарата. Расчет толщины стенки опоры и катета сварного шва, соединяющего опору с корпусом.

5.5.1. Расчет высоты аппарата. [2]

H_общ = 3900(высота тарельчатой части) + 2000(опора) + 2800(до 1^-ой тарелки) + 1600 (от последней тарелки) + 600(высота крышки) + 200(вылет штуцера) + 2·50(высота отбортовки) + 500(добавка на люк) = 11700 мм = 11,7 м

H_цил= 2800 + 1090 + 3900 + 2·50 = 7890 мм = 7,89 м

H_ж = n·h_пор + 1.3(переливной порог) = 14·0,05 + 1,3 = 2,0 м

5.5.2. Расчет веса аппарата. [4]

Общий вес аппарата оценим путем расчета веса его частей:

Q

- вес корпуса;

Q

- вес жидкости в колонне;

Q

- вес тарелок.

Вес корпуса: Q

= Q

+ Q

где Q_ц- вес цилиндрической части корпуса;

Q

- вес днища и крышки.

D – внутренний диаметр колонны;

s – толщина обечайки;

Н

- высота цилиндрической части корпуса;

ρ_м- плотность стали, 7850кг/м³.

Q

=m_дн·g = 519·9,81 = 5091,39 Н

Вес жидкости:

V

- объем днища, 2,037м³ [4]

ρ_ж- плотность воды, 715,36кг/м³.

Вес тарелок:

5.5.3 Катет сварного шва.

L

- длина шва;

τ

- допустимое напряжение материала, 80МПа.

Примем h

= 5мм, т.к. катет шва технологически не может быть меньше половины наименьшей толщины свариваемых деталей.

5.5.4 Толщина стенки цилиндрической опоры:

- допустимое напряжения сжатия стали, 100МПа

Принимаем толщину цилиндрической опоры 6мм.

6. РАСЧЕТ КОЖУХОТРУБЧАТОГО ТЕПЛООБМЕННИКА

6.1. Тепловой и материальный расчет. [1]

Горячий раствор в количестве G_D = 1,72 кг/с охлаждается от t_1н = 82˚C до t_1к = 30˚С. Начальная температура воды t_2Н = 15˚С, в результате охлаждения горячего раствора вода нагревается на 20˚С, конечная температура воды t_2К = 35˚С. Горячая жидкость при средней температуре t_1ср= 56˚С имеет следующие физико-химические характеристики: ρ₁ = 840 кг/м³, λ₁ = 0,14 Вт/м^.К, μ₁ = 0,4078^.10³ Н^.с/м², с₁ = 1885,5 Дж/кг^.К. Вода при средней температуре t_2ср = 25˚С имеет следующие физико-химические характеристики: ρ₂ = 997 кг/м³, λ₂ = 0,6 Вт/м^.К, μ₂ = 0,894^.10³ Н^.с/м², с₂ = 4190 Дж/кг^.К.