667=((0,003 + 0,0066)/2 * 1,85 * 0,722 * 0,5) 0,667=0,022 м.
Тоді висота парожідкостной шару за формулою (70):
h ПЖ=h п +? h 1=0,04 + 0,022=0,062 м.
Середня щільність рідини в колоні по формулі (73):
? ср ж=(? жу +? жи)/2=(811,2+ 795,4)/2=803,3 кг/м 3.
Тоді щільність парожідкостной шару на тарілці з формули (72):
? ПЖ =? ср ж * k=803,3 * 0,5=401,6 кг/м 3.
Статичний тиск шару рідини на тарілці розраховується за формулою (69):
? Р ст=1,3 * h ПЖ *? ПЖ * g=1,3 * 0,062 * 401,6 * 9,81=315,81 Па.
Загальна гідравлічний опір Сітчатие тарілки за формулою (65):
? Р =? Р сухий +? Р? +? Р ст=13,85 + 1,71 + 315,81=331,38 Па.
Перевіримо дотримання відстані між тарілками по співвідношенню:
h =? Р/(? Ср ж * g)=331,38/(803,3 * 9,81)=0,042 м.
Так як прийняте значення (0,4 м) більше отриманого (0,042 м), то співвідношення дотримується, і відстань між тарілками залишаємо 0,4 м.
Загальна гідравлічний опір колони визначимо за формулою:
? Р заг =? Р * N=331,38 * 51=16900,3 Па=16,9 кПа.
4. Розрахунок стандартного кожухотрубчасті апарату для процесу нагрівання бінарної суміші бензол - толуол
Позначимо гарячий теплоносій - водяна пара, індексом 1 raquo ;, холодний теплоносій - бінарну суміш індексом 2 .
Приймемо, що нагрів йде тільки за рахунок теплоти конденсації пари.
Початкова температура водяної пари на вході при тиску 0,8 МПа=8,158 кгс/см2 ([1] таблиця LVII стор. 549).. Приймемо кінцеву. Холодний носій змінює свою температуру с до.
Визначимо середню температуру водяної пари:
Визначимо температуру на кінцях теплообмінника:
Середня різниця температур визначається за формулою:
так як
Середня різниця температур=
Тоді середня температура суміші:
Знайдемо кількість теплоти, яку необхідно для нагріву суміші:
Переведемо витрата з кг/год в кг/с
G 2=10000 кг/ч=10000/3600=2,78 кг/с
Де С2 - теплоємність суміші, Дж/кг * град;
, 05 - коефіцієнт, що враховує 5% втрати тепла в процесі.
Теплоємність суміші визначається за методом адитивності:
С2=С,
де С і - теплоємності компонентів при t=500С, Дж/кг * К. [1] рис. XI стр. 562.
х (С6Н6) і х (С6Н5-СН3) - частки компонентів в суміші
С2=х (С6Н6) * С (С6Н6) + х (С6Н5-СН3) *
* С (С6Н5-СН3)=0,75 * 1781 + 0,25 * 1760=1775,75 Дж/кг * К
Q1=2,78 * 1775,75 * (80,1-20) * 1,05=311274,2 Вт
Визначимо витрата пари:
G1=Q1/r
де r - питома теплота пароутворення Дж/кг при даному тиску. [1] таблиця LVII стр. 549
r=2054314 Дж/кг
G1=311274,2/2054314=0,1515 кг/с
=4,15 кг/м3 [1] таблиця LVII стр. 549
V1=G1 /=0,1515/4,15=0,0365 м3/с
Знайдемо об'ємна витрата суміші:
V2=G2 /? 2, м/с
де? 2 - щільність суміші при t2=50 0С, кг/м3 [1], таблиця IV, с.512.
? 2=х (С6Н6) *? (С6Н6) + х (С6Н5-СН3) *? (С6Н5-СН3)=
=0,75 * 846,945 + 0,25 * 837,45=844,57 кг/м3
V2=G2 /? 2=2,78/844,57=0,0033 м3/с
Приймемо, що водяна пара рухається в міжтрубному просторі, а суміш по трубах. Такий рух теплоносіїв переважно з двох причин:
. Конденсується в міжтрубномупросторі водяна пара буде створювати менший опір ніж в трубному.
. При омивання гарячим теплоносієм трубного пучка, по якому рухається холодний теплоносій, коефіцієнт теплопередачі вище.
Намітимо можливі варіанти використання теплообмінних апаратів. Для цього необхідно визначити орієнтовну площу Fор теплообмінника і площа перетину трубного простору S2.
F =, м
де К ор - орієнтовне значення коефіцієнта теплопередачі, Вт/м 2 * К
[1] таблиця 4.7, с.171.
Для вимушеного руху при передачі тепла від газу до рідини=120-340 Вт/м2 * К. Приймаються=280 Вт/м2 * К.
F== 311274,2/(280 * 120,3)=9,24 м2.
Бажано, щоб в трубному просторі було турбулентний плин. Re
W2=Re2 *? 2/d2 *? 2,
де? 2 - динамічний коефіцієнт в'язкості суміші при t2=50? C, Па * с
[1], ріс.V, с. 5...
