ПАХТ курсовик
Transcript of ПАХТ курсовик
Материальный баланс колонны
F=D+W Массовые концентрации
Fxf=Dxd+Wxw xd= 0.93xf= 0.23xw= 0.01
G W= 2.30
G D= 0.70
Расчет минимального флегмового числа
Пересчет в мольные доли Молекулярные массы
xf= 0.3000 Ma= 58.00
xd= 0.9500 My= 78.00
xw= 0.0200
y*f= 0.6300
Rmin=(xd-yf*)/(yf*-xf)
Rmin= 0.97
Определение оптимального флегмового числа
β 1.42 1.52 1.72 1.92 2.00 3.00R 1.38 1.47 1.67 1.86 1.94 2.91N 24.00 22.00 18.00 16.00 15.00 14.00
N(R+1) 57.05 54.43 48.02 45.79 44.09 54.73
xd/(R+1)= 0.40 0.38 0.36 0.33 0.32 0.24
2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.0060.00
65.00
70.00
75.00
80.00
85.00
90.00
R
N(R+1)
Rдейст= 3.56 у f.= 0.60
β= 3.67
Определение средних массовых расходов
х ср. в= 0.6250
х ср. н= 0.1600
Определение средних мольных масс
М в= 65.50 М д= 58.00
М н= 74.80
М пит= 72.00
L в= 2.83
L н= 5.95
Средние массовые потоки пара
у ср. в= 0.7750
у ср. н= 0.3100
М' в= 62.50
М' н= 71.80
2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.0060.00
65.00
70.00
75.00
80.00
85.00
90.00
R
N(R+1)
G в= 3.46
G н= 3.98
Определение скорости парамасс.%
t у в= 63.00 ρ х в а= 741.00 х ср в = 0.5790
t x н= 68.00 ρ х в у.к= 832.50 х ср н = 0.1215
ρ у в= 2.27 ρ х н а= 735 ρх см в= 776.95
ρ у н= 2.57 ρ х н у.к= 827.00 ρх см н= 814.61
μ х а в= 0.1984 μ х а н= 0.1699 ε= 0.79
μ х у.к. в= 0.5660 μ х у.к. н= 0.456 а= 87.50
μ х в= 0.29
μ х н= 0.39
Определение скорости в верхней части колонны
w п в= 0.81
w п н= 0.77
Примем рабочую скорость на 30% ниже рабочей
w в= 0.81
w н= 0.77
Определение диаметра колонны
d в= 1.55
d н= 1.60
Принимаем d= 1.40
Действительные скорости в колонне
w в= 0.99 %запаса 123
w н= 1.01 %запаса 131
y y* 1/y*-yy w 0 0.06 16.67
0.13 0.20 14.290.24 0.33 11.110.35 0.43 12.500.46 0.60 7.140.57 0.7 7.69
y f 0.68 0.77 11.11
0.73 0.87 7.140.78 0.93 6.670.82 0.96 7.140.87 0.98 9.090.92 0.99 14.29
y d 0.96 0.99 33.33
Определение ЧЕП
f= 3.43 n о у в= 2.95 n о у н= 7.25
Вязкость паров вверху и низу колонны
μ у в= 9.00E-06 μ у а= 8.91E-06
При t=79μ у у.к.= 9.23E-06
μ у н= 9.87E-06 μ у а= 9.49E-06
При t=101μ у у.к.= 1.00E-05
Определение коэффициента диффузии верха (жидкости)
Dx 20= 3.46E-09 μx 20 а.= 0.325 μx 20 у.к= 1.21
v a= 74.00
v у.к.= 68.40
b= 0.015 ρx 20 а= 790.50 ρx 20 у.к= 1049.10
Dx в= 5.72E-09
Определение коэффициента диффузии куба (жидкости)
Dx 20= 2.55E-09 μx 20 а.= 0.325 μx 20 у.к= 1.21
b= 0.020 ρx 20 а= 790.50 ρx 20 у.к= 1049.10
Dx н= 4.97E-09
Определение коэффициента диффузии верха (пара)
Dу в= 6.56E-06
Определение коэффициента диффузии куба (пара)
Dу н= 6.71E-06
ВЕП верха
hx в= 0.13 Ф= 0.06 Z= 3.00
с= 0.98
hу в= 1.79 ψ= 207.00
σв а.= 0.016
ВЕП низа
hx н= 0.30 Ф= 0.11
с= 0.90
hу н= 1.23 ψ= 207.00
σв у.к.= 0.020
Значения m
Верх Низ1 m= 0.85 1 m= 1.412 m= 0.50 2 m= 2.293 m= 0.22 3 m= 2.024 m= 0.18 4 m= 2.48
5 m= 0.08
m в ср= 0.37 m н ср= 2.05
Общая ВЕП
h о у в= 1.85
h о у н= 1.62
Высота насадки верха и низа
H в= 5.45
H н= 11.77
Общая высота насадки
H общ= 17.23
Число секции вверху и низу
Z в= 2.00n= 6.00
Z н= 4.00
Общая высота колонны
h р= 0.50
Hк= 23.50 Z в= 1.00
Z н= 2.00
Гидравлическое сопротивление насадки
Критерий Рейнольдса
Re у в= 11145 dэ= 0.035
Re у н= 11677
Коэффициент трения
λ в= 2.48
λ н= 2.46
Гидравлическое сопротивление сухой насадки
ΔР с. в.= 700.62
ΔР с. н.= 1747.15
Плотность орошения
U в= 2.37E-03
U н= 4.75E-03
Гидравлическое сопротивление орошаемой насадки
ΔР в.= 1762.53
ΔР н.= 11084.22
Общее гидравлическое сопротивление
ΔР общ.= 12846.75
Тепловой расчет установки
Расход тепла в кубе-испарителе
Теплоемкости Удельная теплота конденсации
t f=82
с f а= 2392.6 r d а= 474500.00c см f= 2308.41
с f у.к= 2283.4 r d у.к= 382880.00
t d=79
с d а= 2378.7c см d= 2371.04
с d у.к= 2270.8
t w=101
с w а= 2490c см w= 2366.06
с w у.к= 2364.3
Q к= 1.48E+06
Определение расхода пара в кипятильник
Р пара= 6.00E+05 t пара= 158.10 r пара= 2.10E+06
G п = 0.71
Расход исх. смеси Кольца Рашига
Gf= 3.00 d э= 0.05 0.05 0.005
ε= 0.785
X 0.000 0.042 0.127 0.158 0.194Y 0.000 0.108 0.310 0.356 0.433
0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 1.0000.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
0.800
0.900
1.000
Row 18
μx ср20 = 0.53
ρx ср 20= 882.03
μx ср20 = 0.98
ρx ср 20= 1009.00
Удельная теплота конденсации
r см d= 467994.98 t f= 82
с 525
0.226 0.271 0.291 0.433 0.538 0.600 0.700 0.761 0.9350.564 0.630 0.660 0.844 0.920 0.947 0.969 0.981 0.997
0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 1.0000.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
0.800
0.900
1.000
Row 18
11
Расход смеси, кг/сТемпература смеси
на входе на выходе
3.00 20 82
Параметры пара
Р пара= 6.00E+05 t пара= 158.10 r пара=
Средняя движущая силаΔtб= 138.1 Δtб/Δtм= 1.81Δtм= 76.1
Δtср= 107.10
Теплоёмкость смесис а.= 2268.60
Δtср(смеси)= 51 С(смеси)=с у.к= 2154.20
Расход греющего пара
Gп= 0.20
Тепловая нагрузка аппарата
Q2= 405554
Коэффициент теплопередачи
К= 230
Ориентировочная площадь теплообмена
Fор.= 16.46
Определение числа труб на один ход при средней температуре смеси
Re= 15000 ρ а= 755.22ρ у.к= 1016.25
μ а= 2.47E-04μ у.к= 7.81E-04
d(внутр.)= 0.021Скорость в трубках
w= 0.46
Объёмный расход
V= 3.19E-03
Число трубок
n= 21.00
Предварительный выбор т/о кол-во ходов=
F= 31.00 l= 4.00 D= 400 n=n(на 1 ход)=
Пересчёт скорости движения в трубах
w= 0.18
Re= 6063
Задаёмся температурой стенки t(ст1)
t(ст1)= 150
Расчёт коэффициента теплоотдачи
Δt= 8.10 ε= 0.458 А(t)= 7483.35 d=
α(п)= 6539.81
Удельный тепловой поток для пара
q(п)= 52972.48
Определение термического сопротивления стенки
1/r(загр) для пара 5800 δ= 0.002
1/r(загр) для смеси 5800 λ= 46.5
суммарное r(загр) 3.88E-04
Температура стенки t(ст2)
t(ст2)= 129.46
Определения критерия Pr
Pr а= 3.40Pr(смеси)= 10.03Pr у.к= 12.00
Pr ст. а= 2.00Pr(ст.смеси)= 6.63Pr ст. у.к= 8.00
Определения критерия Nu
Nu= 66.68
Определение коэффициента теплоотдачи для смеси
λ а= 0.1506λ(смеси)= 0.1578λ у.к= 0.1599
α(смеси)= 500.95
Удельный тепловой поток для смеси
q(смеси)= 39301.88
t(ист)= 148.7q(ист)= 59500
140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 15030000.00
40000.00
50000.00
60000.00
70000.00
80000.00
90000.00
100000.00
Температура tст1, ˚С
Удел
ьны
й те
плов
ой п
оток
q, В
т/м
2
Определение коэффициента теплопередачи
К= 555.56
Определения площади т/о
F= 6.82
Окончательный выбор т/о кол-во ходов=
F= 16.00 l= 2.00 D= 400 n=n(на 1 ход)=
% запаса поверхности т/о
ΔF= 57.40%
140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 15030000.00
40000.00
50000.00
60000.00
70000.00
80000.00
90000.00
100000.00
Температура tст1, ˚С
Удел
ьны
й те
плов
ой п
оток
q, В
т/м
2
2.10E+06
2180.40
ρ(смеси)= 941.71
μ(смеси)= 6.00E-04
2
100 n(р)= 1050
Задаёмся температурой стенки t(ст1)
t(ст1)= 140
Расчёт коэффициента теплоотдачи
0.025 Δt= 18.10 ε= 0.458 А(t)=
α(п)= 5348.93
Удельный тепловой поток для пара
q(п)= 96815.621
Определение термического сопротивления стенки
1/r(загр) для пара 5800 δ= 0.002
1/r(загр) для смеси 5800 λ= 46.5
суммарное r(загр) 3.88E-04
Температура стенки t(ст2)
t(ст2)= 102.45
Определения критерия Pr
Pr а= 3.40Pr(смеси)= 10.03Pr у.к= 12.00
Pr ст. а= 2.90Pr(ст.смеси)= 7.60Pr ст. у.к= 9.00
Определения критерия Nu
Nu= 64.42
Определение коэффициента теплоотдачи для смеси
λ а= 0.1506λ(смеси)= 0.158λ у.к= 0.1599
α(смеси)= 484.0
Удельный тепловой поток для смеси
q(смеси)= 24903.02
140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 15030000.00
40000.00
50000.00
60000.00
70000.00
80000.00
90000.00
100000.00
Температура tст1, ˚С
Удел
ьны
й те
плов
ой п
оток
q, В
т/м
2
2
100 n(р)= 1050
140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 15030000.00
40000.00
50000.00
60000.00
70000.00
80000.00
90000.00
100000.00
Температура tст1, ˚С
Удел
ьны
й те
плов
ой п
оток
q, В
т/м
2
7483.35 d= 0.025
Определение термического сопротивления стенки
Определение коэффициента теплоотдачи для смеси
Расход смеси, кг/сТемпература воды
на входе на выходе
0.70 20 40
Параметры паров ацетона и уксусной к-тыr а= 4.75E+05
t пара= 63.00 r пара= 4.68E+05r у.к= 3.83E+05
Средняя движущая силаΔtб= 43 Δtб/Δtм= 1.87Δtм= 23
Δtср= 33.00
Теплоёмкость воды
Δtср(воды)= 30 с воды= 4178.50
Расход охлаждающей воды
G в= 4.14
Тепловая нагрузка аппарата
Q2= 346393
Коэффициент теплопередачи
К= 550
Ориентировочная площадь теплообмена
Fор.= 19.09
Определение числа труб на один ход при средней температуре смеси
Re= 12000 ρ воды= 995.60
μ воды= 7.98E-04
d(внутр.)= 0.021Скорость в трубках
w= 0.46
Объёмный расход
V= 7.08E-04
Число трубок
n= 5.00
Выбор т/о кол-во ходов=
F= 32.00 l= 2.00 D= 600 n=n(на 1 ход)=
4 % запаса поверхности т/о
206 n(р)= 14 ΔF= 40.36%52
Расход смеси, кг/сТемпература кипения уксусной кислоты
118.002.30
Параметры пара
Р пара= 6.00E+05 t пара= 158.10 r пара=
Средняя движущая сила
Δtср= 40.10
Тепловая нагрузка аппарата
Q к= 1481576
Расход греющего пара
G п= 0.71
Коэффициент теплопередачи
К= 230
Ориентировочная площадь теплообмена
Fор.= 160.64
Определение числа труб на один ход при средней температуре смеси
Re= 15000 ρ н а= 691.82ρ н у.к= 958.74
μ а= 1.70E-04μ у.к= 4.56E-04
d(внутр.)= 0.021Скорость в трубках
w= 0.27
Объёмный расход
V= 2.41E-03
Число трубок
n= 26.00
Предварительный выбор т/о кол-во ходов=
F= 219 l= 6.00 D= 800 n=n(на 1 ход)=
2.10E+06
ρ(смеси)= 953.59
μ(смеси)= 3.64E-04
1 % запаса поверхности т/о
465 n(р)= 23 ΔF= 26.65%465
Расчёт толщины обечайки
Допускаемое напряжение
η= 1.00
σ*= 131.00
[σ]= 131.00
ϕ= 1.00
Т= 30 П= 0.0001 c= 0.003
p= 0.33
s= 0.00477 (s-c)/D= 0.00126
Принимаем s=6 мм
Расчёт толщины днища(крышки)
s= 0.00477
Принимаем s=6 мм
Расчет диаметра штуцера входа исходной смеси
Принимаем скорость w= 2.00 ρ а= 717.7 ρ(смеси)=ρ у.к= 981.16
d= 0.046
Принимаем диаметр трубы d=80 мм 80.00
Расчет диаметра штуцера для выхода паров дистиллата
Принимаем скорость w= 20.00
d= 0.300
Принимаем диаметр трубы d=350 мм
Расчет диаметра штуцера для подачи орошения
Принимаем скорость w= 1.50
d= 0.052
Принимаем диаметр трубы d=50 мм
Расчет диаметра штуцера для выхода кубовой ж-ти
Принимаем скорость w= 0.50
d= 0.085
Принимаем диаметр трубы d=100 мм
Расчет диаметра штуцера для возврата паров кубовой ж-ти
Принимаем скорость w= 20.00
d= 0.282
Принимаем диаметр трубы d=350 мм
905.08