На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


курсовая работа Рассчитать и спроектировать ректификационную колону с клапанными тарелками

Информация:

Тип работы: курсовая работа. Добавлен: 22.09.2012. Сдан: 2011. Страниц: 15. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


Содержание 
 

1.

Задание  

  3
2. Введение     4
3. Расчетная часть    
    Материальный  баланс 6
    Определение скорости пара и диаметра колоны 8
    Определение числа тарелок  и высоты колоны 12
    Гидравлический  расчет 14
    Определение диаметров штуцеров 18
    Тепловой  расчет установки 21
4. Подбор  стандартных деталей 23
5. Общие сведения о компонентах  смеси и техника  безопасности ведения  процесса 28
6. Список  использованной литературы 32
  Приложение 33
  Спецификация  
 


Задание 

       Рассчитать  и спроектировать ректификационную колону с клапанными тарелками для разделения под атмосферным давлением, с расходом  GF т/ч бинарной смеси S (этиловый спирт-ацетон) с концентрацией низкокипящего компонента (ацетона) XF % (масс). Исходная смесь поступает в колонну при температуре кипения. Требования к чистоте продуктов: XD %(масс), XW %(масс)
         т/ч; 
        ;
        ;
         

Введение 

     Ректификация  это тепломассообменный процесс, применяемый для разделения жидких смесей, компоненты которых различаются по температуре кипения. Процесс осуществляется при контактировании потоков пара и жидкости, имеющих разные составы и температуры. Пар содержит больше высококипящих компонентов и имеет более высокую температуру, чем вступающая с ним в контакт жидкость.
    Организация потоков пара и  жидкости, а так  же их взаимодействие реализуется в  специальных массообменных  аппаратах  ректификационных колоннах. Поток пара создается за счет подвода тепла в нижнюю часть колонны и испарения находящейся там жидкости. Поток  жидкости (орошение флегмы) организуется за счет отвода тепла из верхней части колонны и конденсации поступающего туда пара. Взаимодействие потоков  осуществляется  в специальных  контактных устройствах размещенных по высоте колонны.
    Ректификационная  колонна  это противоточный колонный аппарат, в котором по всей его высоте реализуется процесс тепломассообмена между стекающей вниз флегмой (жидкостью) и поднимающимся вверх паром. Процесс тепломассообмена заключается в непрерывном обмене тепла отдельными компонентами между жидкой и паровой фазами. Жидкая фаза обогащается более высоко кипящим компонентом, а паровая фаза более низкокипящим. Движущей силой этого обмена  на границе двух фаз является стремление жидкой и паровой фазы к их равновесному состоянию. Равновесным состоянием фаз называется такое их сосуществование, при котором не происходит никаких видимых качественных или количественных изменений  этих фаз. Равновесие фаз считается достигнутым только в том случае, когда одновременно удовлетворяются два условия : равны температуры фаз и равны парциальные давление каждого компонента в паровой и жидкой фазах. Второе условие означает, что процесс переходит через границу раздела фаз каждого компонента  из жидкой фазы в паровую фазу, и наоборот,  т.е., составы жидкой и паровой фазы  стабилизировались, а концентрации  компонентов в отдельно  взятой фазе одинаковы в каждой точке её объема .[7,с.200].

    Принцип действия

    Исходная  смесь в жидком виде после подогрева в 5, обычно до температуры кипения, поступает в колонну на тарелку питания. Здесь она смешивается с жидкостным потоком флегмы. Образовавшиеся жидкостная смесь самотеком  стекает в нижнюю (кубовую) часть колонны. Часть кубовой жидкости отбирается в количестве GW  в виде готового продукта  (кубового остатка). Другая часть  

    
после испарения  в 5 обычно  в паро-жидкосном  виде возвращается в  кубовую часть  колонны. Паровая  фаза  поднимается  через все тарелки  в верхнюю часть  колоны, затем она  поступает в дефлегматор, где частично или полностью конденсируется.
    Часть конденсата в количестве  GR  возвращается на верхнюю тарелку колонны для её жидкостного орошения. Цель возврата флегмы повышение четкости  разделения смеси за счет дополнительного контакта  паровой  и жидкой фаз.
    Другая  часть конденсата отбирается в виде готового продукта дистиллята. Назначение гидрозатвора - недопущение паров конденсата, минуя дефлегматор. 

 

     GF , GV , G R , G D, GW , мольные расходы питания, паров выходящих с верху колоны , флегмы, дистиллята и остатка .
    XF , XD , XW мольные доли НК в питании, дистилляте и остатке . [9, c.279].
 


Расчет  ректификационной колонны 
 

    Материальный  баланс
    Пусть GD и GW массовые расходы дистиллята и кубового остатка, кг/ч.
    Уравнение материального баланса: 

6


 

     Из  системы уравнений  материального баланса  определяю:
GD=4483 кг/ч ; GW = 5517 кг/ч ;
     Сделаю  перерасчет концентраций из массовых долей  в мольные:
Мнк = 58,08 кг/к моль мольная масса НК ;
Мвк = 46,07 кг/к моль мольная масса ВК ; 

     Питание: 

       ; 

     Дистиллят:  

       ; 

     Кубовый остаток: 

       ; 
 
 
 
 

      7
     Найду по диаграмме состав-состав (x-y), которую я построила по данным фазового равновесия разделяемой бинарной системы [1, №1025].
      = 0,64 мольная  доля НК в паровой  фазе, равновесной  с жидкостью питания  (Приложение 1). 

Вычисляю  минимальное флегмовое  число: 

      ; [2, с 311];

Рабочее флегмовое число: 

[2, с 320]; 

Определяю число питания:
 
 
;
 

Определяю уравнение рабочих  линий: [2, с 320]; 

     а) для верхний (концентрационной ) части колонны: 

       ; 

     б) для нижней  (отгонной) части колонны: 

       ;
 


Определение скорости пара и диаметра колонны 

Средние концентрации жидкости:
  а) верх колонны:
 
       ; 

  б) низ колонны: 

       ; 
 

Средние концентрации пара (по уравнению рабочих линий):
  а) верх колонны: 

       ; 

  б) низ колонны: 

        

    Найу  средние температуры  пара и по диаграмме температура состав, состав (t-x,y) (Приложение 2), которую построила по равновесным данным:[1, №1025]; 

       =60 0С;   = 71,9 0С. 

Средние мольные массы  пара: 

   а) верх колонны: 

        
 

   б) низ колонны:  

       ; 

Определяю средние плотности  пара:

      а) верх колонны: 

       ; 

      б) низ  колонны: 

       ; 

Средняя плотность пара в  колонне: 

       ; 

     Найду температуры флегмы и кубовой жидкости по диаграмме t-x,y при XD и XW: (Приложение 3) 

       =58 0C;   =76 0C;  

     Из  справочника найду [2, с 512];
     а) плотность жидкого  НК =763,71 кг/м3 при =58 0C;
     б) плотность жидкого  ВК =749,35 кг/м3 при =76 0C; 

     Средняя плотность жидкости в колоне: 

;
 

     Максимально допустимую скорость по колоне можно определить:[2, с 322]; 

м/с;
 

     Коэффициент вычисляю по формуле [3,с 515]; 

 м;
 

где Н - межтарельчатое расстояние Н=0,4 м, q-линейная плотность орошения, т.е. отношение объемного расхода жидкости к периметру слива П (длине сливной планки ) q =15 м2 /ч;

k1 = 1,15 ; k2 = 1; k3= 0,34 . 10-3 при атмосферном давлении и повышенных давлениях.
 

     Определяю мольную массу  дистиллята: 

. 

     Средняя температура пара в колонне: 

. 

     Объем расхода пара в  колонне: 

м3/ч. 

     Вычисляю  диаметр колонны: 

. 

     Из  каталога Колонные аппараты выбираю ближайший диаметр колонны D=1200 мм;
; 

     Определяю П=(0,7-0,75) . D,м П = 0,84 м; 

; 

     Определяю среднюю мольную массу жидкости в верхней части колонны: 

;
 



      Объемный  расход в верхней  части колонны: 

; 

     Линейная  плотность орошения в верхней части  колонны: 



Определение числа тарелок  и высоты колонны
     Строю рабочую диаграмму  процесса ректификации y-x, т.е. черчу равновесную и рабочие линии процесса. Вписываю прямоугольные треугольники между равновесной и рабочими  линиями, получаю число теоретических тарелок в верхней и нижней частях колонны (Приложение 4);
      ;
     Найду по справочникам коэффициент  относительной летучести  компонентов:
;
=901,2 мм. рт.ст;    [4,с357] 
=98,6 мм. рт.ст;    [4,с472]. 

     И коэффициент динамической вязкости жидкости смеси при средней температуре колонны: 

; 

; ;[2, с,556]; 

 

     Определяю произведение:
; 

     Найду по рис.7.4 [2, с. 323] средний  КПД тарелок;
 

     Длина пути жидкости на тарелке: 

l=D-2. b=1,2-2 . 0,17=0,85 м; 

     По  рис.7.5 [2, с.324] находим  поправку на длину  пути = 0 м. 

      Определяю средний КПД тарелок  

 
 

      Вычисляю  число действительных тарелок в верхней  и нижней части  колонны:
     
;     ; 

     Общее число тарелок  в колонне:
; 

     С запасом 15-20% :  

; 

     Высота  тарелочной части  колонны:  



Гидравлический  расчет колонны 

     Гидравлическое  сопротивление тарелки  равно сумме потерь напора на сухой тарелке  и в слое жидкости: 

 

      а) верхняя часть  колонны:
 
     Потеря  напора на неорошаемой  тарелке 
   ;
  -коэффициент сопротивления;
  -скорость пара в отверстии; 

  ;
   где f = 0,129-доля свободного сечения тарелки;
  -средняя плотность пара в верхней части колонны ;
 
     Потеря  напора в слое жидкости
      
  ; 

  -высота сливной планки;
  -подпор жидкости над сливной планкой;
  -средняя плотность жидкости;
 
   ;
 
  -объемный расход жидкости в верхней части колонны;
 
   Определяю сопротивление  орошаемой тарелки:
 
  . 
 


 

      б) нижняя часть колонны: 

    Сопротивление сухой тарелки:
  ;
     Средняя мольная масса  жидкости в нижней части колонны: 

; 

     Средняя мольная масса  питания: 

; 

     Объемный  расход жидкости: 

;
;
     Сопротивление слоя жидкости на тарелки: 

; 

   Сопротивление   орошаемой тарелки: 

; 

     Суммарное сопротивление всех тарелок: 



Проверка  работоспособности  тарелок 

     Она проводится по величине межтарельчатого  уноса жидкости или  по пропускной способности  переливного устройства.

     Тарелка работает устойчиво  при
а)
;

                                  б)   ; 

-высота слоя  вспененной жидкости в переливном кармане, м;
-вылет ниспадающей  струи, м;
-максимальная  ширина переливного  кармана 
;
; 

-высота слоя  невспененной жидкости в сливном устройстве;
- слабо- и  средневспененной  жидкости; 

     Сопротивление  движению жидкости в  перетоке: 

; 

-скорость  жидкости в минимальном  сечении переливного  кармана;

;
-для  средне- и слабопенящихся  жидкостей;
;
     -скорость  всплывания пузырей  грибообразной формы; 

; 

-средний  коэффициент поверхностного натяжения жидкости при средней температуре в колоне.
;
- для ацетона  при tСР= 66 0С;   [2, с.526]
- для этанола   при tСР=66 0С;   [2, с.526] 

м. 


      Условие а  - выполняется, 0,403 <0.4 + 0.05 =0,405 м;
     Условие б у<в  0,17 м., также  выполняется. 


      Определение диаметров штуцеров
 
     Рабочая скорость пара в отверстии  тарелки не должна быть меньше минимальной  скорости пара в отверстии тарелки, обеспечивающей беспровальную работу клапанной тарелки:
.
    Диаметры  штуцеров определяю  из объемного расхода  и максимально-допустимой скорости в штуцерах потока жидкости (газа).

      Скорость выбираю из ориентированного интервала (4, с.17).
      Поток жидкости при давлении самотеком:
м/с;
Принимаю 0,5 м/с;
(для  флегмы, жидкости, выходящей  из куба и кубового  остатка).
      Поток жидкости в нагнетательных трубопроводах: ;
Принимаю 1,5 м/с (для исходной смеси);
      Газы  при атмосферном  или близком к  нему давлении в трубопроводах:  м/с;
Принимаем 40 м/с ;
(для  выходящих из колонны  паров и парожидкостной смеси). 

      1.Диаметр  штуцера вывода паров из колонны:
;
Выбираю диаметр штуцера  по ближайшим стандартным  диаметрам . По
таблице 10.2. [6, с. 175] d=250 мм. 

      2.Диаметр  штуцера ввода  в колонну исходной  смеси: 

;
 м/с скорость жидкости в штуцере при нагнетании. 
 

;
      Выбираю диаметр штуцера  по стандартным ближайшим  диаметрам. По таблице 10.2. [6, с. 175] d=80мм; 

      3.Диаметр  штуцера выхода  кубового остатка: 

;

Выбираю диаметр штуцера  по стандартным ближайшим  диаметрам.
По  таблице 10.2. [6, с. 175] d=80мм. 

    4.Диаметр  штуцера подачи  флегмы:
Массовый  расход флегмы: 

;
 

Объемный  расход флегмы
;


 

Выбираю диаметр штуцера  по стандартным ближайшим  диаметрам.
По  таблице 10.2. [6, с. 175] d=100 мм. 

    5.Диаметр  штуцера вывода  жидкости из куба: 

Объемный  расход жидкости в  кубе:
;

;

Выбираю диаметр штуцера  по стандартным ближайшим диаметрам.
По  таблице 10.2. [6, с. 175] d=150мм. 

    6.Диаметр  штуцера ввода  парожидкостной смеси. 

;
 
 
 
 

;


.
 

 

Тепловой  расчет установки 

     Расход  тепла, отдаваемого парами воде при конденсации в дефлегматоре:
;
-теплота конденсации  паров 
; 

= 580,22 . 103 Дж/кг   при ;[2,с541]
= 981,55 . 103 Дж/кг   при ;[2,с541] 

     Расход  тепла, получаемого  кубовой жидкостью  от греющего пара в  кипятильнике: 

; 

 при  ; 

 при  ; 

;
при ; 


     Расход  тепла в паровом  подогревателе питания:
;

при ;
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.