wtн = wdн |
0,785 · dколон2 |
= 1,59 ∙ |
0,785 · 2,62 |
= 2,19 |
м |
|
fт |
3,84 |
с |
||||
|
|
|
1.5. Расчет высоты колонны 1.5.1. Определение величины межтарельчатого уноса
1.5.1.1. Коэффициент m, учитывающий влияние на унос физических свойств жидкости и пара
Определим поверхностное натяжение жидкости в верхней и нижней части колонны:
σж = σ1 · Xср + σ1 · (1 − Xср)
Поверхностное натяжение при температурах:
t |
XB |
= 66,25 0C |
σ |
= 17,915 |
мДж/м2 |
|
|
в.нк. |
|
|
|
σ |
|
= 67,79 мДж/м2 |
|
|
|
в.вк. |
|
|
|
|
|
tXН = 87,25 |
σн.нк. = 15,35 |
мДж/м2 |
|||
σн.вк. = 61,33 мДж/м2
Для верхней части колонны:
σвж = σ1 · Xср.в + σ2 · (1 − Xср.в) = 0,017915 · 0,829 + 0,06779 · (1 − 0,829) = 26,44 мДж/м2
Для нижней части колонны:
σнж = σ1 · Xср.н + σ2 · (1 − Xср.н) = 0,01535 · 0,285 + 0,06133 · (1 − 0,285) = 48,23 мДж/м2
Определим вязкость паров в верхней и нижней части колонны по формуле:
μY = |
|
MВ,Н |
|
|
MНК |
+ (1 − yср) · |
MВК |
||
yср · |
||||
μYНК |
μYBК |
|||
Вязкость паров при температурах: |
|
|
|
|
tYB = 66,25 0C |
|
μYНК = 8,58 мкПа ∙ с |
||
μYВК = 11,14 мкПа ∙ с |
|
|
|
|
14
tYн = 87,25 0C |
μYНК = 9,13 мкПа ∙ с |
μYВК = 11,87 мкПа ∙ с |
|
Для верхней части колонны:
μY = |
|
MВ |
|
= |
|
45,2 |
|
= 8,83 · 10−6 |
Па · с |
M |
+ (1 − yср.в) · |
M |
58,08 |
+ (1 − 0,68) · |
18 |
||||
yср.в · |
НК |
ВК |
|
0,68 · 0,00000858 |
|
|
|||
μYНК |
μYBК |
|
0,00001114 |
|
|
Для нижней части колонны:
μY = |
|
MН |
|
= |
|
25,64 |
|
= 10,05 · 10−6 |
Па · с |
M |
+ (1 − yср.н) · |
M |
58,08 |
+ (1 − 0,191) · |
18 |
||||
yср.н · |
НК |
ВК |
|
0,191 · 0,00000913 |
|
|
|||
μYНК |
μYBК |
|
0,00001187 |
|
|
Коэффициент m, учитывающий влияние на унос физических свойств жидкости и пара, определяют по уравнению:
m = 0,05 − 4,8 · hпер = 0,05 − 4,9 · 0,03 = − 0,08
1.5.1.2. Определение высоты светлого слоя жидкости Высоту светлого слоя жидкости ho находят по формуле:
ho = 0,787 · q0,2 · hпер0,56 · wtm[1 − 0,31 · exp(−0,11 · μx)](σσВх )0,09
q - удельный расход жидкости на 1 м ширины сливной перегородки, м2/c;
q = L¯
ρx · Lсл
x; B – поверхностное натяжение соответственно жидкости и воды при температуре равной температуре внизу и вверху колонны Н/м; h пер – высота переливной перегородки, м; x - в мПа с; m = 0,05 − 4,6 · hпер ; Lсл -
ширина сливной перегородки, м Поверхностное натяжение воды:
Для верхней части колонны: σв = 26,44 |
мДж |
м2 |
|
Для нижней части колонны: σн = 48,23 |
мДж |
м2 |
15
Определим вязкость жидкости по формуле:
μx = μ1Xср · μ2(1 − Xср)
Для верхней части колонны:
μx = μ1Xср · μ2(1 − Xср) = 0,2170,6 · 0,4261−0,6 = 0,28 мПа · с
Для нижней части колонны:
μx = μ1Xср · μ2(1 − Xср) = 0,31 мПа · с
Для верхней части колонны:
q = |
¯ |
= |
9,92 |
= 0,00536 |
м |
2 |
Lв |
|
|||||
|
ρxв · Lсл |
|
902,2 · 2,05 |
|
с |
|
Для нижней части колонны:
q = |
¯ |
= |
9,68 |
= 0,00493 |
м |
2 |
Lн |
|
|||||
|
ρxн · Lсл |
|
957,7 · 2,05 |
|
с |
|
Для верхней части колонны:
ho = 0,787 · q0,2 · hпер0,56 · wtm[1 − 0,31 · exp(−0,11 · μx)](σσВх )0,09 = 0,787 ∙ 0,005360,2 · 0,030,56 · 2,19−0,088 · [1 − 0,31 · exp(−0,11 · 0,28)] · (26,4467,76)0,09 = 0,023 м
Для нижней части колонны:
ho = 0,787 · q0,2 · hпер0,56 · wtm[1 − 0,31 · exp(−0,11 · μx)](σσВх )0,09 = 0,787 · 0,004930,2 · 0,030,56 · 1,92−0,088 · [1 − 0,31exp(−0,11 · 0,31)] · (48,2361,33 )0,09 = 0,025 м
1.5.1.3. Паросодержание барботажного слоя Паросодержание барботажного слоя находим по формуле:
|
|
= |
Fr |
|
|
|
|
1 + Fr |
|
|
|
|
|
w2 |
|
|
|
Где, Fr – критерий Фруда: Fr = |
t |
|
|
|
|
g · ho |
|
|
|
||
Для верхней части колонны: |
|
|
|
||
|
2,192 |
|
|
21,26 |
|
FrВ = |
9,81 · 0,023 = 21,26 |
В = |
1 + 21,26 |
= 0,82 |
|
Для нижней части колонны:
16
FrН = |
1,922 |
= 15,03 |
Н = |
15,03 |
= 0,79 |
|
9,81 · 0,025 |
1 + 15,03 |
|||||
|
|
|
|
1.5.1.4. Высота сепарационного пространства
Высоту сепарационного пространства Hс определим по формуле:
Hс = H − hn
H – межтарельчатое расстояние м, |
|
|
|
|
|
H = 400 мм = 0,4 м |
|
|
|
|
|
hn –высота барботажного слоя (пены) |
|
|
|
|
|
Для верхней части колонны: |
|
|
|
|
|
hn = |
ho |
= |
0,023 |
= 0,13 м |
|
1 − |
1 − 0,82 |
||||
|
|
|
|||
Hс = H − hn = 0,4 − 0,13 = 0,27 м |
|||||
Для нижней части колонны: |
|
|
|
|
|
hn = |
ho |
= |
0,025 |
= 0,12 м |
|
1 − |
1 − 0,79 |
||||
|
|
|
|||
Hс = H − hn = 0,4 − 0,12 = 0,28 м
1.5.1.5. Определение межтарельчатого уноса с помощью эмпирических уравнений
Найдем значение комплекса:
d
m · Hc
Коэффициент m, учитывающий влияние на унос физических свойств жидкости и пара, определяют по уравнению:
m = 1,15 · 10−3( σX )0,295 · (ρX − ρY )0,425
ρY μY
Для верхней части колонны:
m = 1,15 · 10−3( |
0,02644 |
) |
0,295 |
902,2 − 1,62 |
|
0,425 |
1,62 |
( |
8,83 · 10−6 |
) |
= 0,87 |
17