Расчёт ректификационной колонны 6непрерывного действия для разделения бинарной смеси бензол - у (стр. 3 из 5)
Сопротивление столба жидкости на тарелке:
k – относительная плотность газожидкостного слоя, 0,5;
- средняя плотность жидкости в колонне, кг/м3;
l – расстояние от верхнего края прорези до конца порога, 20мм;
∆h – градиент уровня жидкости, 10мм.
Общее сопротивление тарелки в колонне:
∆pобщ = 230 + 10 + 223 = 463 Н/м2
4.4. Определение числа тарелок и высоты колонны.
На диаграмму х-у (см. рис.3.1.) наносим рабочие линии верхней и нижней части колонны и находим число теоретических тарелок. В верхней части колонны n` 
= 3, в нижней части колонны n`` 
= 3, всего 6 тарелок.
Число тарелок рассчитываем по уравнению:
Для определения среднего к.п.д. η тарелок находим коэффициент относительной летучести разделяемых компонентов, 
и динамический коэффициент вязкости исходной смеси μ при средней температуре в колонне, равной 100,25 0С.
При этой температуре давление насыщенного пара бензола
PБ= 1344 мм.рт.ст., уксусной кислоты PУ.К.= 420 мм.рт.ст. , откуда 
.
Динамический коэффициент вязкости при 100,25 0С бензола μБ=0,26·10 
Па·с и уксусной кислоты μУ.К.= 0,46·10 Па·с.
Принимаем динамический коэффициент вязкости исходной смеси
μ = 0,36·10 Па·с.
Тогда αμ = 3,2· 0,36 = 1,15.
По графику находим ηср = 0,48 [5, стр. 323].
Длина пути жидкости на тарелке
l = D – 2b = 1600 – 2·300 = 1000 мм = 1,0 м.
По графику находим ∆=0.03 [5, стр. 324]
Тогда
η = η 
(1+∆)=0,48(1+0,03)= 0,5
Число действительных тарелок:
· в верхней части колонны
;
· в нижней части колонны
;
Общие число тарелок n = 12, с запасом nТ = 14, из них в верхней части колонны 7 и в нижней части 7 тарелок.
Высота тарельчатой части колонны:
, с учетом добавки на люк:
Общее гидравлическое сопротивление тарелок:
4.5. Тепловой расчет установки.
Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в дефлегматоре – конденсаторе:
где: 
где rБ, rУ.К.- удельные теплоты конденсации бензола и уксусной кислоты при 81,7 0С.
rБ=391 кДж/кг, rУ.К.=388 кДж/кг [5, табл. XLV, стр. 541-542]
Расход теплоты, получаемой в кубе – испарителе от греющего пара:
Здесь тепловые потери приняты в размере 3% от полезно затрачиваемой теплоты: удельные теплоемкости взяты соответственно при tD= 81,7 0С, t 
= 111,7 0С, t 
= 93,5 0С, которые определены по рис. 3.2. [5, рис. XI, стр. 562]
Расход теплоты в паровом подогревателе исходной смеси:
Здесь тепловые потери приняты в размере 5%, удельная теплоемкость исходной смеси с =2011,2 Дж/кг·К взята при средней температуре
(93,5 + 20)/2 = 57 0С.
Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в водяном холодильнике дистиллята:
где удельная теплоемкость дистиллята сD= 1885,5 Дж/кг·К взята при средней температуре (82 + 30)/2 = 56 0С.
Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в водяном холодильнике кубового остатка:
где удельная теплоемкость кубового остатка с 
=2178,8 Дж/кг·К взята при средней температуре (111,7 + 30)/2 = 71 0С.
Расход греющего пара, имеющего давление р 
=3 кгс/см2 и влажность 5%:
а) в кубе – испарителе:
б) в подогревателе исходной смеси:
Всего: 0,74 + 0,38 = 1,12 кг/с или 4 т/ч
Расход охлаждающей воды при нагреве её на 20 0С:
а) в дефлегматоре
б) в водяном холодильнике дистиллята
в) в водяном холодильнике кубового остатка
Всего: 0,0877 м3/с или 316 м3/час.
5. МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ УСТАНОВКИ
5.1.Расчет толщины обечаек.[4]
Исполнительную толщину стенки аппарата, нагруженной внутренним избыточным давлением, рассчитывают по формуле:
где p – внутреннее избыточное давление
р = ρ·g·h = 2,275·9,81·11,7 = 261,1 Па
ρ – средняя плотность пара в колонне; h – высота колонны.
Так как среда является слабо агрессивной, то принимаем сталь Х18Н10Т, для которой 
= 134МПа.
С – прибавка к расчетным толщинам; С = ПТа= 0,1·20 = 2мм; П = 0,1мм/год – скорость коррозии; Та= 20лет – срок службы аппарата.
[ 
] - допускаемое напряжение.
[ 
] = η = 1·134 = 134МПа
η = 1 – поправочный коэффициент, учитывающий вид заготовки.
φ = 1 – коэффициент сварных швов.
По [4] толщину обечайки примем s = 6мм.
5.2. Расчет толщины днища и крышки.[4]
Эллиптические днище и крышка
Рис. 5.1.
Толщина стенки днища и крышки определяется по формуле:
R – радиус кривизны в вершине днища.
R = D – для эллиптических днищ с H = 0,25·D
H = 0,25·1600 = 400мм.
R = 1600мм.
Принимаем толщину крышки и днища равной толщине стенки 6мм.
Длину цилиндрической отбортованной части днища по [4] принимаем равной h1 = 50мм.
5.3. Расчёт изоляции колонны.[4]
Определим необходимую толщину слоя изоляции аппарата, внутри которого температура 111,7 0С. Примем температуру окружающего воздуха t 
=10 0С. Изоляционный материал – совелит.
Найдем коэффициент теплоотдачи в окружающую среду лучеиспусканием и конвекцией:
α=9.74+0.07(tст- tвозд)= 9.74 + 0.07(35-10)=11.49 Вт/м2*К