Визначення швидкості пари і діаметру колони

 

Визначимо швидкість пари у верхній (w _в) і нижній (w _н) частинах колони. Для сітчастих тарілок швидкість пари можливо розрахувати за рівнянням:

 

м/с.

 

Орієнтовний діаметр колони визначають з рівняння витрат:

 

.

 

Як правило, незважаючи на різницю в розрахованих діаметрах укріплювальної і вичерпної частин колони (внаслідок різниці швидкостей і витрат парів), виготовляють колону одного діаметру, рівного більшому з розрахованих. Якщо швидкість пари у верхній і нижній частині колони мало відрізняються одна від одної, то використовують в розрахунках середню швидкість парів:

 

м/с.

 

Приймаємо середній масовий потік пари в колоні G_пара рівним:

 

.

 

Середні температури пара визначаємо за діаграмою t – x,y.

а) в верхній частині колони находимо °С за певного ,

б) в нижній частині колони находимо °С за певного .

Середня густина пари:

а) в верхній частині колони кг/м³;

б) в нижній частині колони кг/м³;

Середня густина пари в колоні:

 

кг/м³.

 

Находимо температуру в верхній частині колони при y_D, і в кубі-випарнику при x_W (за діаграмою рівноваги t – x,y). За знайденими температурами визначаємо густину рідкого компоненту 1 r ₁ кг/м³ і рідкого компоненту 2 r ₂ кг/м³.

Густина фізичних сумішей рідин підкоряється закону адитивності:

 

,

 

де х_об – обємна доля компонента в суміші. Якщо густини рідких компонентів суміші близькі, то можливо прийняти середню густину рідини в колоні:

 

кг/м³.

 

За каталогом у довіднику «Колонні апарати» вибираємо стандартний розмір обичайки колони D мм. Нижче наведені нормальні ряди діаметрів колон (в м), прийняті в хімічній та нафтопереробній промисловості:

В хімічній промисловості – 0,4; 0,5; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2,2; 2,6; 3,0;

В нафтопереробній промисловості – 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0; 2,2; 2,4; 2,6; 2,8; 3,0; 3,2; 3,4; 3,6; 3,8; 4,0; 4,5; 5,0; 5,5; 6,0; 6,4; 7,0; 8,0; 9,0.

При цьому швидкість пари в колоні буде:

 

м/с.

 

За каталогом для колони діаметром D мм обираємо сітчасту однопотокову тарілку з наступними конструктивними розмірами:

Діаметр отворів в тарілці d ₀ мм,

Шаг між отворами t мм,

Вільний перетин тарілки F _c %,

Висота переливного порогу h _пер мм,

Ширина переливного порогу b мм,

Робочий перетин тарілки S _т м².

Швидкість пари в робочому перетині тарілки:

 

м/с.