Автор работы: Пользователь скрыл имя, 21 Февраля 2013 в 20:17, курсовая работа
Курстық жобаның негізгі мақсаты мен тақырыбы – бинарлы қоспаны бөлуге арналған үздіксіз ректификациялық қондырғының технологиялық схемасын құрастыру мен есептеу болып табылады.
Кіріспе 3
1 Ректификация процесі туралы жалпы мәлімет 4
2 Ректификациялық аппараттардың құрылғылары 5
3 Ректификациялық процестің сызба нұсқасы 9
4 Үздіксіз жұмыс істейтін ректификациялық құрылғыны жобалау 11
4.1 Мұнараның материалдық балансы 11
4.2 Жылу балансын құрастыру 15
4.3 Технологиялық есептеулер 19
Қорытынды 35
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі 36
Қосымша А 37
Қосымша Б 38
мұндағы флегманың булану жылуы, Дж/кг;
− дистилляттың жылусыйымдылығы, Дж/кг·К.
Жылудың жоғалуларын оның кубтағы шығымдары бойынша 3% деп аламыз.
Жылулық жоғалуларын еске ала отырып, мұнараның кубтағы жылулық шығынын формуламен (19) есептейміз
(19)
мұндағы − кубтық сұйықтың массалық шығымы, ;
− кубтық қалдықтың жылусыйымдылығы, Дж/кг·К;
− бастапқы қоспаның жылусыйымдылығы, Дж/кг·К;
− дистилляттың массалық шығыны, кг/с;
− флегманың жұмыс саны;
− флегманың булану жылуы, Дж/кг;
− мұнарадан шығатын будың энтальпиясы, Дж/кг;
− жылудың жоғалулары.
Жұмыс қысымы 1 кг·с/см2 болатын, мұнараның кубтағы жылытатын будың шығынын формуламен (20) анықтаймыз
мұндағы – жылытатын будың меншікті конденсациялану жылуы, Дж/кг [3, c. 548];
− мұнараның кубтағы жылулық шығыны, Вт.
Тоңазытқыштың ішінде судың температурасының 40 ˚С жоғарлауын ескере отырып, дефлегматордағы, тоңазытқыштағы және кубтық қалдық тоңазытқыштағы судың шығынын анықтаймыз.
Дефлегматордағы судың шығынын формула (21) арқылы табамыз
мұндағы ссу – судың меншікті жылусыйымдылығы, Дж/(кг · К) [2, c. 364];
Δt – бастапқы және соңғы температуралар айырмасы, ˚С;
− дистилляттың массалық шығыны, кг/с;
− флегманың жұмыс саны;
− флегманың булану жылуы, Дж/кг.
Дистиллят тоңазытқыштағы судың шығынын келесі формула (22) көмегімен анықтаймыз
мұндағы − дистилляттың массалық шығыны, кг/с;
− дистилляттың жылусыйымдылығы, Дж/кг·К;
ссу – судың меншікті жылусыйымдылығы, Дж/(кг · К) [2, c. 364];
Δt – бастапқы және соңғы температуралар айырмасы, ˚С.
Кубтық қалдық тоңазытқыштағы судың шығынын келесі формуламен (23) анықтаймыз
мұндағы − кубтық сұйықтың массалық шығымы, ;
− кубтық қалдықтың жылусыйымдылығы, Дж/кг·К;
ссу – судың меншікті жылусыйымдылығы, Дж/(кг · К) [2, c. 364];
Δt – бастапқы және соңғы температуралар айырмасы, ˚С.
Судың жалпы шығынын формула (24) көмегімен есептейміз
мұндағы − дефлегматордағы судың шығыны, кг/с;
− дистиллят тоңазытқыштағы судың шығыны, кг/с;
− кубтық қалдық тоңазытқыштағы судың шығыны, кг/с.
4.3 Технологиялық есептеулер
4.3.1 Мұнара арқылы өтетін бу мен сұйықтың көлемін анықтау.
Мұнарадағы сұйықтардың және булардың мольдік массаларын, сұйықтардың мен булардың орташа мольдік және массалық концентрацияларын анықтаймыз.
Мұнараның үстінгі жағындағы сұйықтың орташа мольдік құрамын формула (25) арқылы есептейміз.
мұндағы хР – мольдік үлеспен берілген дистиллят концентрациясы;
хF – мольдік үлеспен берілген бастапқы қоспаның концентрациясы.
Мұнараның төменгі жағындағы сұйықтың орташа мольдік құрамын формула (26) арқылы есептейміз.
мұндағы хW – мольдік үлеспен берілген кубтық қалдықтың концентрациясы;
хF – мольдік үлеспен берілген бастапқы қоспаның концентрациясы.
Мұнараның үстінгі жағындағы сұйықтың орташа массалық құрамын келесі формуламен (27) есептейміз
мұндағы – дистиллят концентрациясы, масс. үлес;
− бастапқы қоспа концентрациясы, масс. үлес.
Мұнараның төменгі жағындағы сұйықтың орташа массалық құрамын келесі формуламен (28) есептейміз
мұндағы − кубтық қалдық концентрациясы, масс. үлес;
− бастапқы қоспа концентрациясы, масс. үлес.
Мұнараның үстінгі жағындағы сұйықтың орташа мольдік массасын келесі формула (29) арқылы анықтаймыз.
мұндағы − төмен қайнайтын компоненттің – құмырсқа қышқылының молярлы массасы;
− жоғары қайнайтын компоненттің – сірке қышқылының молярлы массасы;
− мұнараның жоғарғы жағындағы сұйықтың орташа мольдік құрамы.
Мұнараның төменгі жағындағы сұйықтың орташа мольдік массасын келесі формула (30) арқылы анықтаймыз.
мұндағы − төмен қайнайтын компоненттің – құмырсқа қышқылының молярлы массасы;
− жоғары қайнайтын компоненттің – сірке қышқылының молярлы массасы;
− мұнараның төменгі жағындағы сұйықтың орташа мольдік құрамы.
Дистилляттың мольдік массасын келесі формула (31) көмегімен шығарамыз
мұндағы − төмен қайнайтын компоненттің – құмырсқа қышқылының молярлық массасы;
− жоғары қайнайтын компоненттің – сірке қышқылының молярлы массасы;
– мольдік үлеспен берілген дистиллят концентрациясы.
Бастапқы қоспаның мольдік массасын келесі формуламен (32) анықтаймыз
мұндағы − төмен қайнайтын компоненттің – құмырсқа қышқылының молярлық массасы;
− жоғары қайнайтын компоненттің – сірке қышқылының молярлы массасы;
хF – мольдік үлеспен берілген бастапқы қоспаның концентрациясы.
Кубтық қалдықтың мольдік массасын формула (33) арқылы есептейміз
мұндағы − төмен қайнайтын компоненттің – құмырсқа қышқылының молярлық массасы;
− жоғары қайнайтын компоненттің – сірке қышқылының молярлы массасы;
− кубтық қалдық концентрациясы, масс. үлес.
Жұмыс сызықтарының теңдеулері арқылы будың орташа концентрацияларын табамыз.
Мұнараның үстінгі жағындағы будың орташа концентрациясы тең
Мұнараның төменгі жағындағы будың орташа концентрациясы
Мұнараның жоғарғы бөліміндегі булардың мольдік массасын формуланы (34) қолдану арқылы есептейміз
мұндағы − мұнараның үстінгі жағындағы будың орташа концентрациясы;
− төмен қайнайтын компоненттің мольдік массасы;
− жоғары қайнайтын компоненттің мольдік массасы.
Мұнараның төменгі бөліміндегі булардың мольдік массасын формуланы (35) қолдану арқылы есептейміз
мұндағы − мұнараның үстінгі жағындағы будың орташа концентрациясы;
− төмен қайнайтын компоненттің мольдік массасы;
− жоғары қайнайтын компоненттің мольдік массасы.
Мұнараның үстінгі жағындағы сұйықтың орташа тығыздығын келесі формула (36) көмегімен шығарамыз
(36)
мұндағы – төмен қайнайтын компонент – құмырсқа қышқылының tОP=(110,9+102,4)/2=107 ˚С температурадағы тығыздығы;
– жоғары қайнайтын компонент – сірке қышқылының tОP=(110,9+102,4)/2=107 ˚С температурадағы тығыздығы; [10, c. 46].
− мұнараның үстінгі жағындағы сұйықтың орташа массалық құрамы.
Мұнараның төменгі жағындағы сұйықтың орташа тығыздығын келесі формула (37) көмегімен шығарамыз
(37)
мұндағы – төмен қайнайтын компоненттің – құмырсқа қышқылының tОP=(117,3+110,9)/2=114,1 ˚С температурадағы тығыздығы;
– жоғары қайнайтын компоненттің – сірке қышқылының tОP=(117,3+110,9)/2=114,1 ˚С температурадағы тығыздығы; [3, c. 512];
− мұнараның төменгі жағындағы сұйықтың орташа массалық құрамы.
Бастапқы қоспаның сұйықтықтың тығыздығын келесі формула (38) арқылы есептеп табамыз
мұндағы – tОР=102,4 ˚С температурадағы төмен қайнайтын компоненттің – құмырсқа қышқылының тығыздығы;
– tОР=102,4 ˚С температурадағы жоғары қайнайтын компоненттің – сірке қышқылының тығыздығы [3, c. 512];
− бастапқы қоспа концентрациясы, масс. үлес.
Мұнараның жоғарғы жағындағы будың орташа тығыздығын келесі формула (39) көмегімен есептейміз
Мұнараның төменгі жағындағы будың орташа тығыздығын келесі формула (40) көмегімен есептейміз
Мұнараның жоғарғы жағындағы сұйықтың массалық шығынын келесі формуланы (41) қолдана отырып есептейміз
мұндағы − дистилляттың массалық шығыны, кг/с;
− флегманың жұмыс саны;
− дистилляттың мольдік массасы;
− мұнараның жоғарғы бөліміндегі сұйықтықтың мольдік массасы.
Мұнараның төменгі жағындағы сұйықтың массалық шығынын келесі формуланы (42) қолдана отырып есептейміз