Ректификация (стр. 5 из 13)
Стальные кольца Рашига 50*50*1: (С = 1)
.Точки
на графической зависимости Эдулджи должны находиться ниже линии захлебывания, которая соответствует неустойчивому режиму работы колонны. Это означает, что насадки: Седла Берля 12.5 мм, Керамические кольца Рашига 25*25*3, 35*35*4, Стальные кольца Рашига 25*25*0.8 не удовлетворяют данным требованиям. 1.1.3.3 Гидравлическое сопротивление 1 м насадки
Одной из важных характеристик аппарата является гидравлическое сопротивление насадки. Хотя сопротивление колонны находят после определения общей высоты насадки, но на данном этапе проектирования необходимо убедиться в том, что рабочая скорость пара (газа), диаметр колонны и плотность орошения определены верно, то есть обеспечивают необходимый режим работы аппарата. Также это даст возможность выбрать наиболее подходящий тип насадки, из всех вышеперечисленных.
Сопротивление сухой насадки
определим по формуле: 
(24)где Н = 1м - высота слоя насадки;
- скорость пара (газа) в свободном сечении насадки (действительная), м/с; 
- эквивалентный диаметр насадки, м; l - коэффициент сопротивления, зависящий от режима движения пара (газа) и типа насадки.Однако чаще всего используют графическую зависимость Эдулджи, по которой:
Седла Берля 25 мм:
. Седла Берля 38 мм:
. Стальные кольца Рашига 50*50*1:
.Так как рекомендуемое гидравлическое сопротивление 400-800
, то наиболее подходящими насадками являются седла Берля 38 мм. Однако заметим, что все насадки работают в наиболее благоприятной области работы ректификационной колонны, то есть в области подвисания. 1.1.3.4 Определение активной поверхности насадки
При нагрузках ректификационной насадочной колонны в большинстве случаев не вся поверхность насадки смочена жидкостью и не вся смоченная поверхность активна для процесса массопереноса. Доля активной поверхности насадки, участвующей в процессе массопереноса, определяется по соотношению:
(25)где U - плотность орошения,
; a - удельная поверхность насадки, м2/м3; p и q - постоянные, зависящие от типа и размера насадки. Далее индекс в - верхняя часть колонны, индекс н - нижняя.В виду отсутствия данных по величине Yа для седел, формула (25) применима только для колец Рашига.
Получим:
Стальные кольца Рашига
50*50*1: (p = 
; q = 0.012; a =110 м2/м3)
.Для седел Берля воспользуемся другим методом вычисления, предварительно вычислив долю смоченной поверхности насадки Y по формуле:
(26),где
, 
- критерий Рейнольдса для жидкости; A, b, p - константы; rxи mx - плотность и вязкость жидкости.Тогда получим:
Седла Берля 25 мм: (A = 1; b = 0.089; p = 0.7; a = 260 м2/м3)
. Седла Берля 38 мм:
(A = 1; b = 0.089; p = 0.7; a = 165 м2/м3)
.Теперь найдем коэффициент
, определяемый по графику зависимости k’от плотности орошения U:Седла Берля 25 мм:
.Седла Берля 38 мм:
.В итоге найдем долю активной поверхности насадки Yа:
Седла Берля 25 мм:
. Седла Берля 38 мм:
.При дальнейшем сравнении Yа с минимально допустимыми значениями выяснилось, что все типы насадок удовлетворяют этому требованию.
Активная поверхность насадки находится как:
(27) Стальные кольца Рашига 50*50*1:
.
Седла Берля 25 мм: 
.
Седла Берля 38 мм: 
.
Окончательно выбираем насадку седла Берля 38мм, так как они удовлетворяют всем требованиям, работают в зоне подвисания, имеют меньшее гидравлическое сопротивление, обладают большей активной поверхностью.
1.1.4 Расчет высоты колонны
Расчет включает в себя:
расчет кинетических параметров: коэффициентов массоотдачи, высот единицы переноса;
определение высоты колонны;
расчет гидравлического сопротивления колонны.
Величину насадки Н определим через общее число единиц переноса noy и общую высоту единицы переноса по паровой фазе hoy.
(28)Число единиц переноса:
Для нахождения числа единиц переноса необходимо вычислить интеграл:
(29)Величину интеграла определим численным методом, то есть разобьем равновесную кривую на отрезки, построим график зависимости
от y (x) (приложение 3), тогда значением интеграла будет площадь под этой кривой.Составим таблицу:
Нижняя часть (7а):
| x | y (x) | y* | y*-y (x) | |
| 0.011 0.05 0.1 0.15 0.191 | 0.011 0.07 0.146 0.221 0.284 | 0.02481 0.102 0.186 0.25839 0.31142 | 0.01381 0.032 0.04 0.03739 0.02742 | 72.41 31.25 25 26.745 36.47 |
Верхняя часть (6а):
| x | y | y* | y*-y |  |
| 0.191 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.688 | 0.284 0.291 0.332 0.372 0.413 0.454 0.494 0.535 0.576 0.616 0.657 0.688 | 0.31142 0.322 0.37819 0.428 0.47253 0.513 0.55051 0.586 0.62049 0.656 0.69728 0.73882 | 0.02742 0.031 0.04619 0.056 0.05953 0.059 0.05651 0.051 0.04449 0.04 0.04028 0.05082 | 36.47 32.258 21.65 17.857 16.8 16.95 17.7 19.608 22.477 25 24.526 19.677 |
Теперь находим общее число единиц переноса в верхней и нижней частях колонны: