Технологический расчет ректификационной колонны. Расчет кожухотрубчатого испарителя и коденсатора

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В химической технологии, нефтехимической, спиртовой и ряда других отраслей промышленности (пищевой, фармацевтической, металлургической) используют широкое многообразие жидких и газовых смесей, подлежащих разделению на достаточно чистые компоненты или фракции различного состава.

Разделение таких смесей при многократном контакте жидкой и паровой фаз при встречном движении их сопровождается перераспределением компонентов между фазами и обеспечивается в ректификационных установках. При чередлвании по схеме противотока операций частичной конденсации и испарения (дистилляции) жидких смесей можно получить выходы низкокипящего и высококипящего компонентов, примерно соответствующие их содержанию в исходной смеси.

Таким образом, ректификацию можно трактовать как совмещение процессов многократной дистилляции и многократной парциальной конденсации при противоточном движении потоков жидкостей и паровой фаз.

В процессе ректификации подводимая извне теплота затрачивается только в кипятильнике - внизу колонны однократно для частичного испарения жидкой смеси с получением начального потока в обогревающем устройстве в нижней части ректификационного аппарата. Теплота конденсации паров также отводится только в конденсирующем устройстве - в верхней части ректификационной колонны.

Для ректификации применяют почти исключительно аппараты колонного типа - насадочные и барботажные ректификационные колонны. По устройству они не отличаются от абсорберов аналогичного типа.

Барботажные ректификационные колонны применяются с колпачковыми, ситчатыми и провальными тарелками. Значительное сопротивление барботажных колонн при ректификации обычно несущественно, так как вызывает лишь некоторое повышение давления и, следовательно, температуры кипения в нижней части колонны и не связано с дополнительным расходом энергии.

Барботажные колонны являются наиболее распространенными ректификационными аппаратми благодаря возможности разделения в них компонентов с любой степенью четкости. Чаще всего применяются колонны с колпачковыми тарелками. Колонны с сситчатыми тарелками и провальными тарелками применяются при разделении незагрязненных жидкостей в установках, работающих с постоянной нагрузкой.

Насадочные колонны применяются главным образом небольшого диаметра (примерно до 1 м) при ректификации в вакууме и для разделения химически агрессивных сред.

В таких колонных обычно применяется кольцеая насадка. Наиболее распространенаы кольца размером 25х25х3 мм.



1. Построение y-x и t-x,y диаграмм

Построение диаграммы y-x ведут по формулам [1]:

где - атмосферное давление или давление в колонне, Па;

, - давления насыщения воды и метилового спирта, Па;

- мольная доля метилового спирта в жидкой смеси;

- мольная доля метилового спирта в паровой смеси.

Давления насыщения можно определить по формуле Антуана [1]:

где А, В - числовые коэффициенты, определяемые по таблице 1.1 [1].

Давления насыщения можно определить по таблицам теплофизических свойств воды и метилового спирта. Давления воды возьмем по таблицам, а давления насыщения метилового спирта найдем по формуле Антуана.

Метиловый спирт при атмосферном давлении кипит при температуре 64,8 , температура кипения воды - 100 . Задаемся температурами насыщения в интервале от 64,8 до 100 и определяем и .

При 64,8 :



Аналогично определяем мольные доли при других температурах. Расчет и сведем в таблицу 1.

Таблица 1

Расчет и

Температура смеси,	Давление насыщения воды, Па	Давление насыщения метилового спирта, Па	Мольная доля метилового спита в жидкой смеси	Мольная доля метилового спита в паровой смеси
70	31160	133761,198	0,684	0,903
75	39260	159635,75	0,515	0,812
80	47360	189596,43	0,379	0,7093
85	58735	223784,58	0,258	0,57
90	70110	263530,05	0,161	0,419
95	85705	308624,32	0,07	0,213
100	101300	359940,03	0	0

Строим график .

Построение диаграммы t-x,y производится следующим образом: откладывая по оси ординат температуры кипения для смесей определенного состава соединяют полученные точки плавной кривой, получают кривую кипения. Далее по оси абсцисс откладывают составы паров, соответствующие температурам , соединяя полученные точки, получают линию конденсации.



2. Определение оптимального флегмового числа и расходов рабочих сред

Основные допущения принимаемые при расчете ректификационной колонны:

1. Мольные теплоты парообразования компонентов при испарении и конденсации при равновесной температуре приблизительно равны . Поэтому один кмоль пара, который сконденсировался, испаряет 1 кмоль жидкости. Причем конденсируется в основном высококипящий компонент, а испаряется низкокипящий, так как исходня смесь и флегма обогащены НКК. Это позволяет считать, что в каждом сечении колонны мольные расходы жидкой смеси и пара постоянны:

2. При конденсации в дистилляторе концентрация НКК в жидкой фазе не меняется: .

3. При кипении жидкости в кипятильнике концентрация НКК в паре полагается равной концентрации НКК в жидкой смеси.

4. Теплоты смешения равны 0.

Часть стекающей жидкости возвращается в кипятильник, а другая часть уходит в виде кубового остатка с расходом , причем .

Уравнение материального баланса для колонны:

где , - массовый и мольный расходы исходной смеси, кг/с и кмоль/с;

- массовый расход флегмы, кг/с;

,- массовый расход пара на входе и на выходе из колонны, кг/с;

, - массовый расход дистилята и НКК в готовом продукте, кг/с.

На основании (1.3) и (1.4) определим и :

,

Для построения графиков зависимостей необходимо пересчитать массовые концентрации в мольные по формуле:

,

где - массовая доля НКК в жидкой смеси;

- молярная масса НКК, кг/кмоль;

Для укрепляющей части колоны уравнение материального баланса имеет вид:

Уравнение рабочей линии для верхней части колонны:

,

где - флегмовое число, .

Для нижней части колонны уравнение материального баланса имеет вид:

Уравнение рабочей линии для нижней части колонны:

,

где F - относительный мольный расход исходной смеси на 1 кмоль/с готового продукта.

При х=х_F необходимо пересечь рабочую линию для укрепляющей части колонны с кривой и определить , как высоту отрезка, отсекаемого на оси y.

Минимальное флегмовое число определим по формуле:

,

- равновесная мольная концентрация в паровой смеси.

Оптимальное флегмовое число определим по формуле:

Уравнение рабочей линии для верхней части колонны:

,

Найдем молярную массу дистиллята и исходной смеси по формуле

Проверка:



3. Определение теоретического и действительного числа тарелок

Основной задачей расчета тарельчатых ректификационных колонн является определение действительного числа тарелок.

Существует несколько методов расчета числа тарелок, из которх наиболее известным является метод нахождения числа тарелок графическим способом на основе статики термодинамических фазовых равновесий с построением на yx-диаграмме равновесия ступеней изменения концентраций.

Влияние кинетики процесса тепло- и массопредачи учитывается введением в расчет эмпирического поправочного коэффциента, получившего название К.П.Д тарелок . Этот коэффициент учитывает не только отсутствие фазового термодинамического равновесия, но и в значительной степени неравномерность пара, унос и другие условия протекания процесса тепло- и массопередачи.

Наряду с описанным существует несколько более точных методов определения действительного числа тарелок.

В настоящее время считается, что выражение движущей силы через разность энтальпий более точно, чем разность концентраций.

А.Н Плановским и А.Г Касаткиным предложен метод расчета ректификационных тарелочных аппаратов, базирующий на уравнениях массопредеачи, на основе которых на yx-диаграмме строится кинетическая кривая, которая проводится между линиями равновесия и рабочей линией [1].

Теоретическое число тарелок можно определить по y-x, t-x,y, h-x,y диаграмме. Для определения теоретического числа тарелок по у-х диаграмме необходимо построить ступенчатую линию, состоящую из горизонтальных и вертикальных отрезков в пределах изменения x_D до x_w.

Количество ступеней соответствующее теоретическому числу тарелок: .

Метод определения теоретического числа тарелок в энергетической диаграмме h-x,y (метод Поншона-Меркеля) рассмотрен в пункте 3.1.

Для определения действительного числа тарелок необходимо определить коэффициент полезного действия тарелки :

По [2] КПД тарелки изменяется в широких пределах от 0,2 до 0,9. Его можно определить пог графику представленному на рис 3.7 [2], либо вычислить по формуле:

где - динамический коэффициент вязкости разгоняемой жидкости, псз;

- относительная летучесть, определяемая по формуле приведенной в [2] или [1]:

где , - температуры кипения компонентов, К.

где , - давления насыщения компонентов при данной температуре кипения жидкой смеси, Па.

Метод определения динамической вязкости жидкой смеси рассмотрен в [1]:

где , - мольные доли компонентов в смеси;

, - динамические коэффициенты вязкости компонентов, Па с.

Для смеси уходящей из колонны:

Формула для определения динамической вязкости имеет вид [1]:

где , - числовые коэффициенты, которые для метилового спирта соответственно равны , ;

- абсолютная температуры жидкой смеси, К.

Давление насыщения при можно найти по таблицам термодинамических свойств [1] и [3] или определить по уравнению Антуана. Найдем их по таблицам теплофизических свойств:

Вязкость воды на линии насыщения:

Для смеси приходящей в колону:.

Давление насыщения при можно найти по таблицам термодинамических свойств [1] и [3] или определить по уравнению Антуана. Найдем их по таблицам теплофизических свойств:

Вязкость воды на линии насыщения:

Аналогично находим КПД тарелки для разгоняемой флегмы.

Вязкость метилового спирта при температуре насыщения смеси:

Вязкость воды на линии насыщения:

Находим КПД тарелки:

Определяем средний КПД тарелки для всей колонны:

Находим действительное число тарелок:

Таким образом в укрепляющей части колонны будет 8 тарелок, в исчерпывающей - 19 тарелок, а всего 27 тарелок. Это количество рабочих тарелок будет одинаковым для различных видов колонн.

3.1 Определение числа тарелок колонны по методу Поншона - Меркеля

При отсутствии экспериментальных данных по теплоемкости жидкостей рекомендуется пользоваться соотношением Ватсона (погрешность 10%:

где - коэффициент, для метилового спирта ;

- критическая температура в К, для метилового спирта .

Так как начало отсчета энтальпии воды принято при 0 ⁰С, то усреднение теплоемкости спирта следует проводить в интервале температур от 0 до t ⁰С.

Так как теплоемкость жидкости зависит от давления и температуры, то легче определить среднюю теплоемкость как среднеарифметическую:

Энтальпия жидкой смеси может быть определена по формуле [1], :



где - мольная концентрация низкокипящего компонента в жидкой смеси;

, - средние массовые теплоемкости НКК и воды, ;

- температура смеси, ⁰С;

- молярная масса НКК, кг/кмоль.

Энтальпия паровой смеси может быть определена по формуле, :

где , - теплоты парообразования НКК и воды, .

По уравнению Ватсона при и находим:

По таблице из [1] находим: ,

Концентрация НКК в жидкой смеси:

Теплоемкость воды находим по таблице теплофизических свойств в [1]:

Аналогичным образом находятся энтальпии жидкой смеси и паровой смеси при температурах 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100. Дополнительно можно найти энтальпию метилового спирта при температуре 62,4 , когда .

Составим таблицу расчета энтальпий жидкой и паровой смеси:

Таблица 1

Определение энтальпий паровой и жидкой смеси

Темпера-тура смеси,	Теплоемкость метилового спирта ,	Теплоем-кость воды ,	Теплота парообразова-ния НКК ,	Теплота парообразования воды ,	Энталь-пия жидкой смеси ,	Энтальпия паровой смеси ,
62,4	2,629	-	1104,36	-	5255,7	40639,35
64,8	2,642	4,185	1100,2	2345,5	5419	41434,6
70	2,672	4,19	1089,9	2333	5761,9	42920,4
75	2,7012	4,19	1079,5	2321	6086,3	44160,988
80	2,7312	4,19	1068,5	2309	6396,8	45182,97
85	2,7621	4,19	1057,15	2296	6694,9	46099
90	2,794	4,19	1045,7	2283	6990,5	46862,54
95	2,8264	4,21	1029,8	2269,9	7297,4	47605
100	2,86	4,23	1013,9	2256,8	7614	48236,4

Для облегчения построения графика зависимости энтальпии жидкой смеси и паровой смеси от концентрации НКК необходимо пересчитать энтальпии отнесенные к количеству вещества в удельные энтальпии, отнесенные к массе смеси, то есть получить энтальпии для 1 кг вещества. Для этого необходимо воспользоваться формулой:

где - молярная масса смеси, кг/кмоль.

Молярная масса смеси определяется по формуле:

Таблица 2

Определение удельных массовых энтальпий жидкой и паровой смеси

Температура смеси,	Массовая доля НКК в жидкой смеси	Молярная масса смеси	Энтальпия жидкой смеси ,	Энтальпия паровой смеси ,
62,4	1	32,04	164,034	1268,4
64,8	0,935	30,498	177,68	1358,6
70	0,794	27,598	208,78	1555,2
75	0,654	25,231	241,2	1750,3
80	0,521	23,321	274,3	1937,4
85	0,382	21,621	309,65	2132,1
90	0,255	20,26	345	2313,1
95	0,118	18,983	384,4	2507,8
100	0	18	423	2679,8

Строим график зависимостей , где - массовая доля НКК в жидкой смеси, определяется по формуле . Чтобы выбрать правильно масштаб необходимо предварительно определить положение верхнего и нижнего полюсов. Для укрепляющей части колонны из материального и теплового баланса имеем координаты верхнего полюса S_В(x_d;h^.+q_конд) и нижнего полюса S_н(x_w;h^,-q_кип). Удельные тепловые потоки в конденсаторе и в кипятильнике находятся по формулам:

где

Построение равновесных процессов тепло- и массопередачи подробно описано в [1]. Исходная смесь поступает на питательную тарелку с концентрацией НКК - x_f при температуре кипения. На диаграмме точка 1 находится на кривой . Равновесная концентрация, уходящего с данной тарелки пара будет y_f, которую можно найти по кривой равновесия y-x. Точки 1 и 1^, характеризуют равновесные концентрации в жидкой и паровой фазах, находящихся при одной температуре. Соединив точки 1 и 1^,, мы тем самым проводим изотерму [1].

Далее через точку 1^, и верхний полюс проводим луч до пересечения с кривой . Для этой точки концентрация НКК - в жидкой фазе x₂ по кривой фазового равновесия для x₂ находим равновесную концентрацию для пара y₂. Через точки 2-2^? проводим изотерму, а через точки S_В и 2^, - вспомогательный луч до перечения с кривой кипения.

Количество проведенных изотерм будет являться теоретическим числом тарелок. Теоретическое число тарелок равняется 13.



4. Определение массовых и объемных расходов паровой и жидкой смеси в колонне. Определение среднего состава пара и жидкости в колонне

По рабочей линии yx - определяем состав пара в точке F, соответствующий составу исходной смеси, затем находим среднюю молярную долю пара в верхней и нижней частях колонны.

Концентрация НКК компонента в точке F: .

Средняя мольная доля пара в верхней части колонны

в нижней части колонны

Находим среднюю температуру пара в верхней и нижней части колонны по t- x,y диаграмме:

в верхней части колонны

в нижней части колонны

Определяем по y-x диаграмме концентрацию НКК в жидкой смеси:

Средняя концентрация НКК в верхней части колонны:

в нижней части колонны

Находим среднюю температуру пара в верхней и нижней части колонны по t- x,y диаграмме:

в верхней части колонны

в нижней части колонны

Плотность пара можно определить по формуле [1]:

где 101,3 - атмосферное давление, кПа;

- молярная масса жидкой смеси, кг/кмоль;

- температура пара в верхней или нижней части колонны, К.

Плотность паровой смеси в верхней части колонны

в нижней части колонны

Плотность жидкой смеси находится по формуле [1]:

где - плотность метилового спирта при средней температуре, кг/м³;

- плотность воды при средней температуре, кг/м³.

При находим: ,

При находим: , .

Средняя плотность жидкой смеси в верхней части колонны:

в нижней части колонны

Так как мольный расход пара в колонне принимается постоянным, то можно записать выражение:

где - расход пара на выходе их колонны, кг/с;

- молярная масса пара на выходе их колонны, кг/кмоль;

- средний массовый расход пара в верхней или нижней частях колонны, кг/с.

Расход пара найдется по формуле:

Расход пара в верхней части колонны

в нижней части колонны

Объемный расход пара найдем по формуле:



Объемный расход пара в верхней части колонны

в нижней части колонны

Расход жидкости определяется по формуле:

для верхней части колонны

для нижней части колонны

где , - молярные массы флегмы и исходной смеси, кг/кмоль.

Молярная масса смеси в верхней части колонны

в нижней части

Объемный расход жидкости в колонне находится по формуле (3.4).

Объемный расход жидкой смеси в верхней части колонны

в нижней части колонны

Для проектирования колонны необходимо рассчитать предельно допустимую и рабочую скорость пара для выбранной колонны.



5. Выбор типа ректификационной колонны

При выборе типа ректификационной колонны необходимо учитывать следующие особенности насадочных и барботажных аппаратов. Первые конструктивно просты, отличаются сравнительно малым гидравлическим сопротивлением и небольшими капитальными затратами.

При изготовлении насадочных аппаратов можно применять дешевые коррозийно -стойкие материалы, но они отличаются большим весом и требуют устройства прочных фундаментов, кроме того, они не пригодны для работы с малыми расходами жидкости и большими расходами пара.

Барботажные колонны, наоборот, надежны в работе при малых расходах жидкости и обеспечивают хороший барботаж пара через жидкость. Осутствуют затруднения при работе тарельчатых колонн с загрязненными жидкостями. При равной производительности масса барботажных колонн значительно меньше, чем насадочных. Конструктивно тарельчатые колонны более сложны.

Наиболее широко применяют ректификационные колонны с колпачковыми тарелками. Колонны с ситчатыми и провальными тарелками применяют для разделения незагрязненных жидкостей с незначительными колебаниями рахода.

Корпуса колонн бывают трех типов: сборный на фланцах, цельносварной с монтажным звеном и монтажными люками, цельносварной.

Выберем для проектирования ректификационную колонну с колпачковыми тарелками.

в колпачковых тарелках пар проходя через патрубки, закрытые сверху колпачками, барботирует жидкость, проходя через прорези в колпачках. Жидкость перетекаетс тарелки на тарелку через переливные трубы или переливные перегородки. Чтобы жикость перетекала только по переливным трубам, верхние концы патрубков должны быть выше уровня жидкости. Нижние края колпачков погружены так, чтобы уровень жидкости был выше верха прорезей. Уровень жидкости на тарелке соответствует высоте, на которую выступают верхние концы переливных труб над тарелкой.

Отметим, что колпачковые тарелки устойчиво работают при значительных изменеиях нагрузок по газу и жидкости. Этот показатель очень важен при организации процесса в производственных условиях. Но недостатки колпачковых тарелок довольно существенны - они сложны по устройству, для их изготовления требуются большие затраты металла, они отличаются большим гидравлическим сопротивлением и малой допустимой предельной скоростью.



6. Расчет скорости пара и диаметра колонны

Для определение рабочей скорости пара в своболном сечении колонны предварительно необходима задаться расстоянием между тарелками.

Для уменьшения уноса жидкости с поднимающимися парами желательно иметь большее расстояние между тарелками, но в этом случае возрастает общая высота колонны [2].

по таблице 3-10 [2] расстояние между тарелками Н_Т для колонных аппаратов с капсульными колпачками принимают 200 - 350 мм и более.

Задаемся . Находим предельную допустимую скорость пара для капсульных колпачков по формуле, приведенной в [1]:

где с - коэффициент, который определяется по графику Рис. 2.23 [1], по рисунку находим .

Скорость пара можно определить также по Рис. 2.22 [1] или по формуле (2.52) [1]

Допустимая скорость пара в верхней части колонны

в нижней части колонны

Рабочую скорость пара обычно принимают равной [2], принимаем для верхней части колонны , для нижней части колонны .

Диаметр колонны определяем по формуле [1]:

где - объемный расход паровой смеси, .

Определяем диаметр колонны:

Средний диаметр колонны:

Принимаем согласно табл. 3-10 [2] расчетный диаметр колонны ТСК-III .

Исходя из таблицы 3.11 выписываем основные размеры и характеристики нормализованных колпачковых тарелок со сливными устройствами сегментного типа:

площадь поперечного сечения F_? м² - 1,13 м²;

диаметр колпачка d, мм - 100 м;

число колпачков n, шт. - 34 шт.;

длина линии барботажа, м - 10,7 м;

длина сливного борта, м - 770 мм;

площадь сечения переливной сегментной трубы, м² - 0,054 м²;

площадь сечения паровых патрубков, м² - 0,103 м².



7. Определение скорости пара в прорезях колпачков. Определение размеров колпачков

Истинная площадь поперечного сечения колонны, свободная для прохода пара, определяется по формуле [2]:

где - площадь свободного сечения колонны, м²;

- площадь сечения сливной трубы по наружному диаметру, м².

Определяем истинную площадь:

Соответственно действительная скорость пара в свободном сечении колонны равна:

для верхней части колонны ;

для нижней части колонны .

По условиям разбивки колпачков согласно табл. 3-11 количество паровых патрубков равно 34. Выбираем круглые колпачки. При стандартных патрубках с внутренним диаметром, определяемым по формуле, определяем:

где - площадь сечения паровых патрубков

определяем площадь сечеиня одного патрубка по формуле:

Определяем размеры колпачков. Поскольку при конструировании колпачков исходят из равенства площадей, имеем:

,

где - площадь поперечного сечения газового патрубка, м²;

- площадь между верхним краем газового патрубка и колпачка, м²;

- площадь кольцевого пространства между газовым патрубком и колпачком, м²;

- площадь сечения прорезей колпачка, м².

Площадь можно определить по формуле:

,

где - внутренний диаметр колпачка, м²;

- расстояние между верхним краем газового патрубка и колпачка, м.

Из равенства находим:

Далее из формулы

,

где - внутренний диаметр колпачка, м;

- наружный диаметр патрубка, м.

Так как , при имеем:

Выбираем колпачки с внутренним диаметром 93 мм и наружним 100 мм, что соответствует данным таб. 3-11.

Принимаем прямоугольные прорези шириной , высотой [2].

Площадь сечения одной прорези:

При условии равенства площади проходного сечения пара в патрубке и в прорезях колпачка определяем число прорезей в колпачке:

Определяем скорость пара в прорезях. Фактическое живое сечение в прорезях колпачков на одной тарелке определяется по формуле:

Живое сечение для прохода пара в прорезях будет равно:

Принимая, что расход пара является усредненным в укрепляющей и исчерпывающей частях колонны, модно определить скорость пара в прорезях из условия равенства объемных расходов через прорези колпачков и через истинное сечение колонны.

Относительное живое сечение прорезей определяется по формуле:

где - площадь истинного сечения колонны, м².

Тогда скорость пара в прорезях определится по формуле:

В верхней части колонны: .

В нижней части колонны:

Для достижения достаточной интенсивности барботажаскорость пара в прорезях колпачков или отверстиях ситчатой тарелки не должна быть меньше величины w_о^,,, м/с, соответствующей началу режима равномерной работы и приближенно раной [1]:

,

где а - коэффциент, который для колпачковых тарелок равен 1.

- коэффициент местного сопротивления;

- высота прорези, м.

Находим скорость, соответствующую полному открытию прорезей:

для верхней части колонны

для нижней части колонны .

Поскольку , то принятые компоновка и конструкция колпачков обеспечивают полное открытие прорезей.



8. Определение гидравлического сопротивления ректификационной колонны

8.1 Гидравлические режимы работы тарелок

Основное влияние на эффективность тарелок любых конструкций оказывают гидродинамические условия их работы. Эти условия в значительной мере зависят от скорости газа и в существенной мере - от плотности орошения и физических свйств фаз. В зависимости от скорости газа различают три основных гидродинамических режима работы тарельчатых аппаратов: пузырьковый, пенный и струйный. Эти режимы различаются структурой газожидкостного слоя на тарелке, котороя в основном определяет его гидравлическое сопротивление, высоту и поверхность контакта фаз на тарелке.

Подробное описание режимов приведено в [1].

Поверхность контакта фаз наибольшая при пенном режиме, поэтому пенный режим обычно является наиболее рациональным режимом работы тарельчатых колонн.

Для тарельчатых колонн со сливными устройствами характерна гидродинамическая неравномерность по длине тарелке. Эта неравномерность вызвана тем, что при движении жидкости по тарелке ее уровень повышается (например под действием колпачков) и по длине пути возникает гидродинамический градиент. Величина гидродинамического градиента значительна для тарелок с большим диаметром. Для его снижения уменьшают путь прохождения жидкости.



8.2 Расчет гидравлического сопротивления колонны с колпачковыми тарелками

Для тарельчатых колонн гидравлическое сопротивление всех тарелок но сумме сопротивления сухой тарелки , сопротивления, обусловленного силами поверхностного натяжения , и сопротивления газожидкостного слоя на тарелке . [1], [2]:

Сопротивление сухой тарелки определим по формуле (2.21) [1]:

,

где - коэффициент местного сопротивления, который определяет гидродинамические условия прохождения пара через сухую тарелку, принимается равным ;

- средняя скорость пара в прорезях, м/с.

Находим сопротивление сухой тарелки:

для верхней части колонны

,

для нижней части колонны

Сопротивление столба жидкости на тарелке вычисляеи по формуле [2]



,

где - ускорение свободного падения, 9,81 м² /с;

- отношение плотности пены к плотности чистой жидкости ( при расчетах принимают k=0,5);

- расстояние от верхнего края прорезей до сливного порога, м;

- высота прорези, м;

- высота уровня жидкости над сливным порогом, м.

Высота уровня жидкости над сливным порогом определяется по формуле [2]:

,

где - периметр сливной перегородки, м.

Периметр сливной перегородки принимается равным длине сливного борта .

Определяем уровень жидкости над сливным порогом:

для верхней части колонны

для нижней части колонны

Расстояние от верхнего края прорезей до сливного порога принимаем

Находим сопротивление столба жидкости на тарелке:

для верхней части колонны

для нижней части колонны

Сопротивление обусловленное силами поверхностного натяжения, вычисляем по формуле, приведенной в [1], [2]:

,

где - сила поверхностного натяжения жидкой смеси, определяется по средней температуре жидкой смеси, Н/м;

- периметр прорези, м;

- площадь прорези, м².

Известно, что эквивалентный диаметр определяется по формуле:

,

Величина поверхностного натяжения находится для верхней части колонны при и , для нижней части колонны при и .

Находим поверхностное натяжение жидкой смеси по формуле по формуле:

,

где , - силы поверхностного натяжения метилового спирта и воды при средней температуре, Н/м;

- массовая доля НКК в смеси.

По таблице П1.9 и П1.2 [1] находим при : ,. При: , .

Поверхностное натяжение жидкости:

для верхней части колонны

для нижней части колонны

Находим сопротивление обусловленное силами поверхностного натяжения жидкости:

для верхней части колонны

для нижней части колонны

Общие сопротивления тарелок найдутся по формулам:

Общие потери давления паровой смеси при прохождении ее через колонну довольно большие. Потери давления для ситчатых тарелок сравнительно низкие по сравнению с колпачковыми тарелками, но ситчатые тарелки чувствительны к загрязнениям и осадкам, которые забивают их отверстия.



9. Определение высоты ректификационной колонны

Высота колонны зависит от числа тарелок n_д, расстояния между ними Н_Т и размеров кубовой Н_Куб и сепарационной частей Н_сеп частей колонны:

Высоту кубовой и сепарационной частей колонны берем из табл. 2.3 при D_к=1,2 м:

,

Следовательно, высота колонны 10,8 м.



10. Тепловой баланс ректификационной колонны

Тепловой баланс ректификационной колонны непрерывного действия с дефлегматором составляется для определения расхода греющего пара на процесс ректификации.

Уравнение теплового баланса имеет вид:

где - приход теплоты, кВт;

- расход теплоты, кВт.

- потери теплоты, кВт.

Приход теплоты, кВт:

- с исходной смесью

- с флегмой

- с греющим паром

Расход теплоты, кВт:

- с кубовым остатком



- с парами низкокипящего компонента из колонны

- с конденсатом греющего пара

- с потерями в окружающую среду:

Уравнение теплового баланса примет вид:

Расход теплоты отданный греющим паром, кВт:

где - расход греющего пара на подогрев жидкой смеси в кипятильнике, кг/с;

, - энтальпии греющего пара при давлении 4 атм, ;

По фазовой диаграмме t-x,y находим температуру кипения исходной смеси: . Находим температуру кипения дистиллята и кубового остатка: и .

Найдем отдельно составляющие теплового баланса.

Количество тепла, вносимое начальной смесью:

где

Тепло, вносимое флегмой:

где

Тепло, уносимое парами, поднимающимися с верхней тарелки в дефлегматор:

где ,

Тепло, уносимое с кубовым остатком:

где

Потери теплоты принимаем равными 10% от ее расхода в кубе. При этом кипятильник может быть выносным или встроенным внутрь колонны. В термодинамичекскую систему включается пар, подогревающий в кипятильнике часть жидкости, стекающей с нижней тарелки.

Расход теплоты на процесс ректификации:

Расход греющего пара на кипятильник, кг/с:

где , берутся по таблицам теплофизических свойств водяного пара;

Определим расход теплоты в холодильнике кубового остатка по формуле:

где - теплоемкость исходной смеси при средней температуре ;

Расход пара на нагревание исходной смеси в подогревателе (принимается, что греющий пар имеет давление 2,33 атм), кг/с:

,

где - температура смеси на входе в подогреватель (температура на входе в подогреватель принимается равной 20 ), ;

- теплоемкость исходной смеси при средней температуре , .

Если смесь будет подогреваться в охладителе кубового остатка, то температура исходной смеси на входе в подогреватель повысится. При этом расход пара понизится и понизятся затраты энергии на его транспортировку, а также размеры теплообменника. Трудности возникают при расчете температуры исходной смеси на выходе их холодильника кубового остатка.

Расход охлаждающей воды в дефлегматоре, кг/с, найдется по формуле:

,

где , - удельные теплоты парообразования метилового спирта и воды при температуре , ;

- теплоемкость воды при средней температуре, принимается равной 4,19 ;

- перепад температуры воды в дефлегматоре, принимается равным 6 .

Расход охлаждающей воды в холодильнике кубового остатка, кг/с, найдется по формуле:



,

где - перепад температур охлаждающей воды в холодильнике кубового остатка, принимается равным 20

Найдем расход охлаждающей воды в холодильнике дистиллята, кг/с, по формуле:

где - теплоемкость дистилята при средней температуре ,;

,

- температура дистиллята на выходе из холодильника дистиллята, принимается равной 30 , ;

- перепад температур охлаждающей воды в холодильнике дистилята, принимается равным 20



11. Тепловой конструктивный расчет дефлегматора (кожухотрубчатый конденсатор)

В зависимости от вида охлаждающей среды конденсаторы можно разделить на следующие группы: с газовым, преимущественно воздушным охлаждением; с жидкостным, преимущественно водяным, охлаждением; с жидкостно-газовым, преимущественно водовоздушным, охлаждением; с охлаждением кипящей жидкостью; с охлаждением путем отвода теплоты к грунту.

В зависимости от условий подачи в аппарат теплоносителя он может конденсироваться на наружной поверхности теплообмена (кожухотрубчатые конденсаторы), внутри труб и каналов. (оросительные, испарительные, воздушного охлаждения и пластинчатые).

По характеру омывания поверхности теплообмена охлаждающей средой различают конденсаторы с естественной и принудительной циркуляцией среды., с орошением поверхности аппарата, с кипением охлаждающей жидкости.

Кожухотрубчатые конденсаторы предназначены для конденсации паров в межтрубном пространстве, а также для подогрева жидкостей и газов за счет теплоты конденсации пара. Они могут быть с неподвижной трубной решеткой или с температурным компенсатором на кожухе, вертикальные или горизонтальные.

В соответствии с ГОСТ 15121-79 конденсаторы могут быть двух-, четырех- и шестиходовыми по трубному пространству. От холодильников они отличаются большим диаметром штуцеров для подвода пара в межтрубное пространство.



11.1 Расчет тепловой нагрузки. Выбор и расчет системы оборотного водоснабжения

В качестве охлаждающего теплоносителя выбирается вода, которая циркулирует в системе оборотного водоснабжения. Необходимо найти температуру воды, поступающей в конденсатор после градирни. Метод определения температуры воды на выходе из градирни заключается в том, что процесс взаимодействия влажного воздуха с водой, протекающей в градирне, изображается в диаграмме h-d лучем с угловым коэффициентом , который по величине равен угловому коэффциенту нанесения изотерм по сухому термометру. Следовательно, можно принять, что температура воды на выходе из градирни будет равна расчетной температуре воздуха.

Если градирня выбрана с большим запасом к рабочим нагрузкам, то температура воды на выходе из градирни, может быть понижена на 1… 1,5 ⁰С [1].

Работа градирни характеризуется коэффициентом эффективности , равным 0,35-0,45:

где - температуры воды на выходе и входе в конденсатор или в дефлегматор, ⁰С;

- температура по мокрому термометру, при которой достигается адиабатный процесс тепло- и влагообмена, ⁰С.

Градирню выбирают по тепловой нагрузке, кВт, и величине охлаждения воды из табл. 6.2 [4].

Следовательно, можно принять перепад температур воды в дефлегматоре равным .

Расчетная температура наружного воздуха выбирается по таблице 6.1 для г. Ярославля, как наиболее близкого к г.Иваново, с обеспеченностью 10% .

Температура на выходе из конденсатора: .

Расход теплоты на дефлегматор:

Расход охлаждающей воды в дефлегматоре, кг/с, найдется по формуле:

где , - удельные теплоты парообразования метилового спирта и воды при температуре , ;

- теплоемкость воды при средней температуре, принимается равной 4,19 ;

- перепад температуры воды в дефлегматоре, принимается равным 6 .



11.2 Определение температурного режима и среднелогарифмической разности температур

В межтрубном пространстве конденсируется паровая смесь при температуре 66,1 . В трубном пространстве нагревается вода за счет скрытой теплоты фазового перехода паровой смеси.

Для случаев, когда температура одной среды постоянная, температурный напор определяется по формуле:

где - перепад температур между средами в том конце, где он больше, ;

- перепад температур на другом конце поверхности, .

Находим :

Представим температурный график на рисунке 1.1.



Рисунок 1.1 Температурный график в дефлегматоре

11.3 Приближенная оценка коэффициента теплопередачи и определение ориентировочной поверхности труб конденсатора

Коэффициент теплопередачи от конденсирующейся паровой смеси органической жидкости к воде может ориентировочно выбран из интервала 300-800. Примем ориентировочное значение коэффициента теплопередачи . Поверхность теплообмена определим по формуле:

Скорость воды в трубах ориентировочно примем равной 1,2 м/с. Находим число труб на один ход по формуле:

где - плотность воды при средней температуре , ;

- внутренний диаметр труб, принимается равным 21 мм;

В соответствии с таблицей 5.9 [1] поверхность, близкую к ориентировочной, могут иметь теплообменники с диаметром труб 25х2, с числом ходов

2 или 4, с длинной труб 3 м, числом труб -240 или 206 шт., с поверхностью теплообмена:

при , при ;

при , при ;

11.4 Уточненный расчет поверхности теплообмена

Сопоставление расчетной поверхности теплообмена, полученной на основе решения уравнения теплопередачи, с поверхностью выбранного теплообменного аппарата дает ответ на вопрос о пригодности выбранного варианта для данной технологической задачи. При значительном отклонении расчетной поверхности от выбранной следует перейти к другому варианту конструкции и вновь выполнить уточненный расчет. Число повторных расчетов зависит главным образом от степени отклонения ориентировочной оценки коэффициента теплопередачи от его уточненного значения.

После выбора конкурентно способных вариантов решения технологической задачи, выполняется технико-экономический анализ.

11.4.1 Поверочный расчет варианта с

Расчет теоретического коэффициента теплопередачи дл конденсатора, отнесенного к наружной поверхности труб, производится по формуле при [1]:

где - коэффициент теплоотдачи от загрязненной стенки к воде,

- суммарное термическое сопротивление слоев загрязнений и материала стенки,

- коэффициент теплопередачи при конденсации паровой смеси на пучках горизонтальных труб,

Для определения коэффициента теплообмена между жидкостью и стенкой при установившемся турбулентном режиме движения ее в трубках (Re>10000) рекомендуется пользоваться критериальным уравнением [5]:

где - критерий Нуссельта;

- критерий Рейнольдса;

- критерий Прандтля, находится при средней температуре жидкости;

- поправки, учитывающие влияние температуры и гидродинамическую стабилизацию потока.

Поправка на начальный участок при l/d>50 принимается равной

В теплообменных аппаратах при небольшой разности между температурой стенки и жидкости для предварительных расчетов можно принять .

Формула (2.5) может быть представлена в следующем виде:

где - кинематический коэффициент вязкости жидкости, м²/с;

- средняя скорость потока, м/с;

- эквивалентный диаметр поперечного сечения потока, м.

По средней температуре жидкости находим физические свойства воды:

, ,

Находим скорость воды в трубах по формуле:

Определяем коэффициент теплоотдачи от стенки к воде:

В приближенных расчетах коэффициент теплоотдачи при конденсации для пучка горизонтальных труб можно определить по формуле Нуссельта, которая получена при ламинарном режиме течения пленки, с учетом поправки на число рядов труб по вертикали:

где - число рядов труб по вертикали:, приближенно его можно по формуле:

где , , - физические свойства конденсата, которые берутся при температуре конденсации;

- удельная теплота парообразования водяного пара, .

- перепад температур между паром и загрязненной стенкой, .

- наружный диаметр трубок, м.

Находим физические свойства пленки конденсата при температуре смеси :

, , .

Формулу (2.7) можно представить в следующем виде:

где .

Находим коэффициент А:

Следовательно, формула (2.7) принимает вид:

Определим термическое сопротивление слоев . По таблице 5.1 [1] находим термическое сопротивление теплопередачи загрязненных стенок: для паров органических жидкостей , для воды хорошего качества . Коэффициент теплопроводности нержавеющей стали примем равным (марка стали 08Х18Н10). Находим

Так как коэффициент теплопередачи отнесен к наружной поверхности теплообмена, то можно записать уравнение теплопередачи:

Тепловая нагрузка также может быть найдена по формулам:

;

;

где - средняя температура загрязненной стенки со стороны конденсирующегося пара, ;

- средняя температура загрязненной стенки со стороны воды, .

При можно удельная тепловая нагрузка, отнесенная к расечтной поверхности, может быть найдена по формуле:

Уравнение можно представить в следующем виде:

Следовательно, можно записать:

Получили уравнение, где неизвестной переменной является . Данное уравнение можно решить графическим или аналитическим методом.

Решим уравнение методом Ньютона или методом касательных.

Разложим искомую функцию в ряд Тейлора вблизи точки и ограничимся первыми двумя членами разложения . Учтя уравнение и обозначив , получаем [6]. При уменьшении секущая будет стремиться совпасть с касательной, поэтому в точке t функция должна пересечь ось абсцисс. Производная определяет тангенс угла наклона касательной, в приближенных расчетах и тангенс угла наклона секущей или хорды. Тогда

Запишем уравнение в следующем виде:

Зададимся: , .

Находим производную: ,

Зададимся: , .

Зададимся: , . Следовательно, окончательно принимаем

Находим q^

,

Примем .

Расчетная поверхность теплообмена:

В выбранном теплообменнике запас поверхности:

Найдем температуру загрязненной стенки со стороны воды по формуле:

Уточним коэффициент теплоотдачи:

Коэффициент теплопередачи:

Находим удельную тепловую нагрузку:

.

Окончательно принимаем: , ,

Следовательно, если учесть поправку Михеева, то конечный результат определения поверхности теплообмена изменится не значительно. Без учета поправки существует значительная погрешность в определении температуры стенок, но не значительная погрешность в определении коэффициентов теплоотдачи (около 5% со стороны воды). Если нас не интересует большая точность при опредлении коэффициентов теплоотдачи, то поправкой Михеева можно пренебречь.

11.4.1 Поверочный расчет варианта с

Рассмотрим кожухотрубный конденсатор с числом ходов по трубам равным 4, с числом труб и с наружной поверхностью теплообмена

Определяем скорость воды:

Находим коэффициент теплоотдачи от стенки к воде по формуле (2.5):

При увеличении скорости воды коэффициент теплоотдачи увеличится, поэтому температура стенки понизится.

Зададимся , :

Коэффциент теплоотдачи при конденсации:

Коэффициент теплопередачи:

Определяем удельную тепловую нагрузку:

Определяем температуру загрязненной стенки со стороны конденсатной пленки:

Зададимся , :

Находим коэффициенты теплоотдачи

Коэффициент теплопередачи:

Окончательно принимаем ,

Находим поверхность теплообмена:

Масса теплообменников с длинной труб 3 м диаметром труб 25х2 мм, с диаметром кожуха 600 м, может быть найдена по таблице 5.8а [1] для определенного числа ходов по трубам:

при

Запас поверхности данного теплообменника:

Скорость воды слишком большая. Это приведет к большим потерям давления на трения и местные сопротивления. Данный вариант также имеет массу . Следовательно, данный вариант не подходит, так как значительно увеличатся затраты на привод насоса и капитальные затраты.

Гидравлический расчет будет произведен для двух теплообменников с .

11.5 Гидравлический расчет теплообменных аппаратов

Между температурой и потерей давления существует тесная физическая и экономическая связь. Чем больше скорости теплоносителей, тем выше коэффциент теплопередачи, и тем компактнее теплообменник, а следовательно меньше капитальные затраты. Но при этом растет сопротивление потоку, а, следовательно, возрастают эксплуатационные затраты. Основной задачей гидравлического расчета является определение потери давления теплоносителя при прохождении его через аппарат.

В зависимости от природы возникновения движения теплоносителей различают как сопротивления трения, обусловленные вязкостью жидкости, и потери на местные сопротивления. Последнее справедливо лишь для изотермического потока, однако если происходит теплообмен и аппарат сообщается с окружающей средой, то возможны потери связанные с ускорением потока вследствие изменения плотности.

Для воды потери давления могут быть определены по формуле:

где - сумма потерь давления на трение, Па;

- сумма потерь на местные сопротивления, Па

Формула для определения потерь давления на трение имеет вид, Па:

где - коэффициент гидравлического трения;

- эквивалентный диаметр трубы, м;

- длина трубы, м;

- средняя плотность воды, кг/м³;

- средняя скорость воды, м/с

Формула для определения потерь на местные сопротивления имеет вид, Па

где - коэффициент местного сопротивления, который для разных видов местных сопротивлений может быть найден по справочнику.

Коэффициент трения при можно определить по формуле [1]:

,

(для развитого турбулентного режима)

где - абсолютная эквивалентная шероховатость, м, в расчетах принимается равной [1] .

По указаниям [6] может быть введена поправки на неизотермическое движение потока.

Число Рейнольдса: , где - коэффициент кинематической вязкости, м²/с.

Находим :

Коэффициенты местных сопротивлений потоку, движущемуся в трубном пространстве [1]:

- входная и выходная камеры;

- поворот между ходами;

- вход и выход из труб.

Местное сопротивление на входе в распределительную камеру и на выходе из нее следует рассчитывать по скорости жидкости в штуцерах. Диаметры штуцеров нормализованных кожухотрубчатых теплообменников приведены в табл. 2.6 [1]:

Диаметр штуцеров в распределительной камере при числе ходов по трубам z=1. Находим скорость воды в штуцерах:

Определяем потери давления на трение:

Потери давления на местные сопротивления:

Общие потери давления:

Находим число Рейнольдса для варианта с поверхностью 49 м²

Определяем потери на трение:

Потери на местные сопротивления также будут еще больше.

Следовательно, наиболее конкурентноспособным кожухотрубным конденсатором будет конденсатор с площадью теплообмена , так как эксплуатационные и капитальные затраты на его изготовление будут технико-экономически оправданы.

11.7 Выбор насоса

Выбор насоса можно произвести из таблицы 6.3 [1] по напору Н, м, и расходу Q, м³/ч.

В разомкнутой системе конденсатор-градирня-насос-конденсатор напор определяется по выражению:



,

где , принимаем ;

- высота разбрызгивателя в градирне, м.

Поскольку трассировкой не располагаем, то принимаем .

,

где - потери давления в конденсаторе, Па;

- потери давления при прохождении через фарсунки, Па.

Принимается установить три градирни с расходом через одну градирню . В таблице 1 представим технические характеристики градирни типа ГПВ конструкции ВНИХИ.

Расход теплоты через градирню:

При :

Таблица 1

Техническая характеристика градирни ГПВ конструкции ВНИХИ

Показатели	ГПВ 320
Тепловая производительность при , кВт	372
Теплопередающая поверхность, м2	772
Расход охлаждающей воды, кг/с	17,75
Диаметр форсунок, мм	8
Количество форсунок, шт.	24
Высота разбрызгивателя Н, м	-

Гидравлическая характеристика форсунок находится по рис 6.3 [1] при расходе воды через форсунку: . По рисунку находим: .

Определяем суммарные потери давления:

Находим полный напор:

Находим объемный часовой расход воды, подаваемой насосом:

При параллельном соединении насосов:

Выбираем по таблице 6.3 [1] насос марки К90/20 со следующими характеристиками:

Таблица 2

Характеристика центробежного насоса

Центробежный насос	Подача, л/с	Полный напор, м	КПД, %	Мощность электродвигателя, кВт
К90/20	25	28,7	79	10

Поставим 2 насоса данной марки, соединенных параллельно, создающих напор и подающих воду с расходом: .

11.8 Компоновка кожухотрубчатого конденсатора

Кожухотрубный конденсатор выбирается с горизонтальным исполнением по ГОСТ 15121-79. Конденсатор может быть выполнен двух типов: с неподвижной трубной решеткой или с температурным компенсатором на кожухе.

Основные размеры конденсатор горизонтально исполнения должны соответствовать указанным на черт.1 и в табл.1 [6].

Условное давление конденсирующейся среды в кожухе, МПа, для конденсатора типа К или Н может быть выбрано равным 1 МПа.

Основные размеры представим в таблице 4:

Рисунок Конденсатор горизонтальный с кожухом диаметром от 600 до 1400 мм

Материалы основных узлов и деталей конденсатора должны соответствовать таблице 6 [6].

Приведем в таблице материалы основных узлов конденсатора исполнения м10, который должен изготавливаться с диаметром кожуха 600 мм и длиной труб 3000, 4000 и 6000 мм.



Таблица

Материалы основных узлов

Исполнение конденсатора	Материал
	Кожух	Распределительная камера и крышки	Трубы
М10	Сталь 12Х18Н10Т по ГОСТ 5632-72 и ГОСТ 7350-77, гр. А	ВСт3сп5 по ГОСТ 14637-69	Сталь 08Х18Н10Т по ГОСТ 9941-72 или трубы электросварные по технической документации утвержденной в установленном порядке

Необходимо выполнить компоновку трубок в сечении теплообменника.

Шаг трубок s выбирают обычно равным . Нормальным расположением считается размещение центров трубок на трубной решетке по вершинам равносторонних треугольников (ромбическое), как показано на рисунке. Зная число трубок, можно по [4] определить диаметр окружности, на которой располагаются крайние трубки: . Зададимся s=30 мм, получаем .

После нахождения диаметра определяют внутренний диаметр корпуса, который уже задан - 600 мм.

Кольцевой зазор между крайними трубами и корпусом принимается равным 31,5 мм.

Общее число труб при их размещении по вершинам равносторонних треугольников равно , где - число огибающих трубы шестиугольников. Число труб в диагонали шестиугольника b можно определить, решив квадратное уравнение относительно a:

.

Число рядов труб, омываемых теплоносителем в межтрубном пространстве, приближенно можно принять равным , т.е:

Число сегментных перегородок зависит от длины и диаметра аппарата. Для нормализованных теплообменников эти числа приведены в табл. 5.7 [1]. Находим число сегментных перегородок: 8 шт..

Приведенное число труб в вертикальном ряду: . Примем их число равным 16 шт..

Угол между осями трубной решетки примем равным .

Высота вырезаемого сегмента равна примерно 1/3 диаметра аппарата, а расстояние между перегородками - около 0,5 диаметра аппарата.

Рисунок Схема расположения труб в трубной решетке

Необходимо выбрать крышки для теплообменного аппарата.

Крышка для поворотной камеры выбирается эллиптической с фланцем приваренным встык по ГОСТ 6533-78.



Рисунок 11.4 Отъемная эллиптическая крышка

Расчет толщины эллиптических днищ производится по формуле приведенной в [4] для аппаратов, работающих под внутренним или наружным давлением. Толщина днища принимается практически равной толщине стенки цилиндрического корпуса.

При расчетах на прочность используют такое понятие, как рабочее давление. Это давление, равное избыточному давлению возникающему при нормальном протекании рабочего процесса в аппарате. Зная данное давление и номинальное допустимое напряжение, а также коэффициент прочности сварного шва можно найти толщину обечайки корпуса, толщину эллиптической крышки и выполнить другие расчеты.

Для приемной камеры выбирается плоская крышка, прикрепленная к цилиндрическому сосуду болтами М20. Уплотнением является прокладка установленная до болтов.

Для подачи теплоносителей в аппарат служат штуцера, условные диаметры которых приведены в таблице 1 [6]. Другие размеры берутся по ОСТ 26-02-2041-79.

Фланцы берутся по ОСТ 26-427-79 или по ГОСТ 1233-54, 1273-54, 28759.3-90



Рисунок 11.5 Фланец для теплообменного аппарата

Расчет на прочность не выполняется, так как выбираются стандартные изделия.



12. Тепловой конструктивный расчет кипятильника (кожухотрубчатого испарителя)

Для обсепечения образования восходящего по колонне потока пара используют различные по устройству кипятильники, которые встраивают внутрь колонны или деляют выносными. Последний вариант на практике встречается чаще, так как в этом случае облегчаются ремонт и замена кипятильника. Такие кипятильники обычно устанавливают ниже колонны для улучшения естественной циркуляции кубовой жидкости.

В кожухотрубчатых испарителях в трубном пространстве кипит жидкость, а в межтрубном может быть жидкий, газообразный, парообразный, парогазовый или парожидкостный теплоноситель.

...