Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
К Г Э У |
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» |
Кафедра
«Промышленные теплоэнергетические установки и системы теплоснабжения»
по учебной дисциплине "Тепло-массообменное оборудование предприятий"
(к учебному плану 200__г)
Занятие № 17. Перегонные и ректификационные установки
Разработал: к.т.н., доцент Костылева Е.Е.
Обсуждена на заседании кафедры
протокол № _____
от "_____" ___________2008 г.
Казань - 2008 г.
Занятие № 17. Перегонные и ректификационные установки
Учебные цели:
Вид занятия: лекция
Время проведения: 2 часа
Место проведения: ауд. ________
Литература:
1. Тепломассообмен: Учебное пособие для вузов / Ф.Ф. Цветков, Б.А. Григорьев. - 3-е издание. М.: Издательский дом МЭИ, 2006. – 550 с.
Учебно-материальное обеспечение:
Плакаты, иллюстрирующие учебный материал.
Структура лекции и расчет времени:
|
№ п/п |
Структура занятия |
Время, мин. |
|
1. 2. 3. |
Повторение пройденного материала на лекции №16 Учебные вопросы:
Заключение |
5 45 35 5 |
Производительность колонны по дистилляту P и кубовому остатку W определяются из уравнений материального балансы колонны:
F = P + W;
F = PP + WW; (1)
Отсюда находим:
P = F – W ;
Нагрузки ректификационной колонны по пару и жидкости определяются рабочим флегмовым числом R, его оптимальное значение Rопт можно найти путем технико–экономического расчета. Ввиду отсутствия надежной методики оценки Rопт используют приближенные вычисления, основанные на определение коэффициента избытка флегмы (орошения) β = R/Rmin. Здесь Rmin – минимальное флегмовое число:
Rmin = ()/ ( – ); (2)
где – мольные доли легколетучего компонента соответственно в
исходной смеси и дистилляте, кмоль/кмоль смеси;
– концентрация легколетучего компонента в паре, находящемся в равновесии с исходной смесью, кмоль/кмоль смеси.
Обычно коэффициент избытка флегмы, при котором достигается оптимальное флегмовое число, не превышает 1,3. Один из возможных приближенных методов расчета R заключается в нахождении такого
флегмового числа, которому соответствует минимальное произведение N(R+1) пропорциональное объему ректификационной колонны (N – число ступеней изменения концентраций или теоретических тарелок, определяющее высоту колонны, а R+1 – расход паров и следовательно, сечение колонны).
Определим R по этой рекомендации. Пересчитаем составы фаз из массовых долей в мольные по соотношению:
; (3)
где – молекулярные массы соответственно бензола и толуола, кг/моль.
Задавшись различными значениями коэффициентов избытка флегмы β,
определим соответствующие флегмовые числа.
Средние массовые расходы (нагрузки) по жидкости для верхней и нижней частей колонны определяют из соотношений:
Lв= PRMв/МP; (4)
Lн = PRMн/ МP+ FMн /МF; (5)
где МP и МF – мольные массы дистиллята в исходной смеси;
Mв и Mн – средние мольные массы жидкости в верхней и нижней частях колонны.
Средние мольные массы жидкости в верхней и нижней частях колонны соответственно равны:
Mв = ср в + (1–ср в);
Mн = ср н + (1–ср н); (6)
где ср в и ср н – средний мольный состав жидкости соответственно в верхней и нижней частях колонны:
ср в = ()/2;
ср н = (+ )/2.
Мольная масса исходной смеси:
МF = + (1 – );
Средние массовые потоки пара в верхней Gв и нижней Gн частях колонны соответственно равны:
Gв = P(R+1) / ;
Gн = P(R+1) / . (7)
Здесь и – средние мольные массы паров в верхней и нижней частях колонны:
= ср в +(1 – ср в),
= ср н +(1 – ср н); (8)
ср в = (P + F)/2;
ср н = (F +W)/2;
При температуре дистиллята tP находится удельная теплота конденсации компонентов смеси r1 и r2.
Рассчитывается удельная теплота конденсации смеси:
r = r1 + (1 – ) r2; (9)
Находится расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воды в дефлегматоре-конденсаторе:
QP = P(1+R); (10)
При соответствующих температурах, находятся теплоемкости компонентов смеси.
Вычисляется теплоемкость смеси в жидкой фазе:
Ссм = C1+ С2(1 –); (11)
Рассчитывается количество теплоты, получаемой в кубе-испарителе от греющего пара:
Qк = W(CW tW – CF tF) + PRr + P(HG – CF tF) + Qпот; (12)
HG = r + CP tP;
Qк = QP + PCP tP + WCW tW – FCF tF + Qпот; (13)
Где Qпот – потери теплоты (принимаются равными 3% от полезно затрачиваемого тепла).
Определяется расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в водяном холодильнике дистиллята:
Q'P = PC'P(tP – tPкон); (14)
где C'P – удельная теплоемкость дистиллята при средней температуре:
;
где – конечная температура дистиллята на выходе из холодильника, °C. Определяется расход теплоты в подогревателе исходной смеси:
Q'F = 1,05FC'F(tF – t0); (15)
где C'F – удельная теплоемкость исходной смеси при средней температуре:
;
Рассчитывается расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в водяном холодильнике кубового остатка:
Q'W = WC'W(tW – tWкон); (16)
где C'W – удельная теплоемкость кубового остатка, при средней температуре:
;
где – конечная температура кубового остатка на выходе из холодильника, °C.
Рассчитывается расход греющего водяного пара, заданного давления:
а) в кубе испарителя:
Gгп1 = ; (17)
б) в подогревателе исходной смеси:
Gгп2 = ; (18)
Находится расход охлаждающей воды:
а) в дефлегматоре:
(19)
где – плотность воды.
б) в водяном холодильнике дистиллята:
(20)
в) в водяном холодильнике кубового остатка:
(21)
Определяется общая потребность греющего пара и охлаждающей воды для работы ректификационной установки:
а) расход греющего пара:
Gгп = Gгп1 + Gгп2; (22)
б) расход охлаждающей воды при нагреве на 5°C:
= (23)
Заключение
Обобщить изученные вопросы. Подвести итоги лекции. Ответить на вопросы.
Выдать задание для самостоятельного изучения – изучить материал лекции по конспекту, рекомендуемую литературу.
Задание для самостоятельного обучения:
Тепломассообмен: Учебное пособие для вузов / Ф.Ф. Цветков, Б.А. Григорьев. - 3-е издание. М.: Издательский дом МЭИ, 2006. [460-480].
Доцент, к.т.н. Е.Е. Костылева