Расчет ректификационной колонны (стр. 5 из 7)
плотность воды
. 
.Принимаем
XW=0,5м/с,Тогда
.Стандартный размер трубы для изготовления штуцера по ГОСТ 9941-62, 95x4 (внутренний диаметр dвн=95-4·2=87мм=0,087м)
Скорость движения кубового остатка в штуцере:
.Штуцер выхода паров из колонны:
, (2.7) 
.Определяем среднюю плотность пара для верхней и нижней части колонны:
, (2.8) 
.Принимаем
у=25 м/с. 
.Выбираем стальную электросварную прямошовную ГОСТ10704-81 630х16, внутренний диаметр которой равен dвн=630-16·2=598 мм. Следовательно, скорость паров в штуцере:
, (2.9) 
Для всех штуцеров выбираем стандартные фланцы тип 1[9]. Для штуцера подачи исходной смеси и флегмы выбираем фланец (ГОСТ 1235-54) с основными размерами dв=72мм, D1=130мм, D=160мм, b=11мм, D2=110мм, h=3мм, d=12мм, n=8шт. Фланец штуцера кубового остатка dв=97мм, D1=160мм, D=195мм, b=22мм, D2=138мм, h=4мм, d=16мм, n=8шт. Фланец штуцера для выхода паров из колонны dв=634мм, D1=740мм, D=770мм, b=11мм, d=24мм, n=20шт, (ГОСТ1255-54). Уплотнительный материал принимаем паронит марки ПОН (ГОСТ481-80).
3.1 Гидравлический расчёт
Цель гидравлического расчёта – определение величины сопротивлений различных участков трубопроводов и теплообменника и подбор насоса, обеспечивающего заданную подачу и рассчитанный напор при перекачке этанола.
Различают два вида сопротивлений (потерь напора): сопротивления трения (по длине) h1 и местные сопротивления hмс.
Для расчёта потерь напора по длине пользуются формулой Дарси-Вейсбаха.
, (3.1)где λ – гидравлический коэффициент трения;
l – длина трубопровода или тракта по которому протекает теплоноситель, м;
d – диаметр трубопровода, м;
- скоростной коэффициент напора, м.Для расчёта потерь напора в местных сопротивлениях применяется формула Вейсбаха:
, (3.2)где ξ – коэффициент местных сопротивлений;
- скоростной напор за местным сопротивлением, м.3.1.1 Определение геометрических характеристик трубопровода
Гидравлическому расчёту подлежит схема на рис 1. Диаметр всасывающего и напорного трубопроводов определим из уравнения расхода, принимая скорость во всасывающем трубопроводе
вс =1,0÷1,5м/с, в напорном 1,5÷2,0м/с. 
. (3.3) 
Рисунок 1— Расчетная схема
В выражении (3.3)
- объёмный расход питательной смеси (этанол) 
, 
,по ГОСТ 9941-62 выбираем трубу 95х4 (внутренний диаметр 87).
Скорость движения этанола на всасывающем участке трубы
, (3.4) 
,Определяем режим движения на всасывающем участке трубопровода
, (3.5)где
- кинематический коэффициент вязкости при t=19°С. 
, 
—режим движения турбулентный.Определяем трубу для напорного участка
н=1,5м/с 
.По ГОСТ выбираем трубу напорного трубопровода диаметром 70х3 (внутренний диаметр 64мм).
Скорость движения этанола на напорном участке трубы:
.Режим движения на напорном участке трубопровода:
(3.7) 
.При данном числе Рейнольдса режим движения турбулентный.
Режим движения этанола на напорном участке трубопровода от теплообменника до ректификационной колонны:
(3.8)где
- коэффициент вязкости при t=85°С 
.Следовательно, режим движения турбулентный.
Скорость движения этанола в трубках аппарата:
, (3.9) 
. 
, (3.10) 
.Режим движения турбулентный.
Расчёт сопротивлений на всасывающем участке трубопровода.
При турбулентном режиме движения гидравлический коэффициент трения λ может зависеть и от числа Рейнольдса, и от шероховатости трубы.
Рассчитаем гидравлический коэффициент трения λ для гидравлически гладких труб по формуле Блазиуса.,
. (3.11)Проверим трубу на шероховатость, рассчитав толщину вязкого подслоя δ и сравнив её с величиной абсолютной шероховатости.
, (3.12)где
- для стальных бесшовных туб. 
, 
, (3.13) 
м.Т.к. δ>∆, следовательно труба гидравлически гладкая λ=λгл =0,0276 на всех остальных участках трубопровода будем считать трубу так же гидравлически гладкой.
В соответствии с заданным вариантом Н=14м – максимальная высота подъёма, hвс=1,0м-высота всасывания, lвс=2,8 – длина всасывающего трубопровода, l΄н=12м – длина трубопровода от теплообменника до ректификационной колонны, lн=25м – длина нагнетательного трубопровода. Смесь подаётся по трубопроводу длиной l= lвс+ lн =1,0+2,8=3,8 м.
По формуле (3.1) определяем потери напора по длине
.Согласно схеме насосной установки на всасывающей линии имеются следующие местные сопротивления: главный поворот на 90°, вход в трубу. Коэффициент местного сопротивления ξвх=1,0; ξпов=0,5, следовательно ∑ξ=0,5+1=1,5 по формуле Вейсбаха потери напора в местных сопротивлениях определяются как
, (3.14)где ξ – коэффициент местных сопротивлений;
- скоростной напор за местным сопротивлением, м. 
.Суммарные потери напора на всасывающем участке трубопровода:
, (3.15) 
.Расчёт сопротивлений на напорном участке трубопровода от насоса до теплообменника. Т.к. труба гидравлически гладкая, то гидравлический коэффициент трения λ рассчитываем по формуле Блазиуса (3.11):
, 
.