Ректификациялық мұнараны есептеу

 

                                                                               (42)

 

мұндағы − дистилляттың массалық шығыны, кг/с;

− флегманың жұмыс саны;

− дистилляттың мольдік массасы;

− мұнараның төменгі бөліміндегі сұйықтардың мольдік массасы;

− мұнараның төменгі бөліміндегі сұйықтардың мольдік массасы.

 

   

       

Мұнараның үстінгі жағындағы  булардың массалық шығындарын формула  (43) арқылы есептейміз

 

                                                                                        (43)

 

мұндағы − дистилляттың массалық шығыны, кг/с;

− флегманың жұмыс саны;

− дистилляттың мольдік массасы;

 − мұнараның жоғарғы бөліміндегі булардың мольдік массасы.

 

 

Мұнараның үстінгі жағындағы  булардың массалық шығындарын формула  (44) арқылы есептейміз

 

                                                                                            (44)

 

мұндағы − дистилляттың массалық шығыны, кг/с;

− флегманың жұмыс саны;

− дистилляттың мольдік массасы.

 

Бастапқы қоспаның көлемдік шығынын келесі формуламен (45) есептейміз

 

                                                                                             (45)

 

мұндағы   − бастапқы қоспа бойынша өнімділігі, кг/с;

 − бастапқы қоспаның сұйықтықтың тығыздығы.

 

 

Кубтық қалдықтың көлемдік шығынын формула (46) арқылы есептейміз

 

                                                                                                          (46)

 

мұндағы −Мұнараның төменгі жағындағы сұйықтың орташа тығыздығы;

− кубтық сұйықтың массалық шығымы, .

 

 

Дистилляттың көлемдік шығынын  келесі формуламен (47) анықтаймыз

 

                                                                                                         (47)

 

мұндағы − дистилляттың массалық шығыны, кг/с;

− мұнараның жоғарғы жағындағы будың орташа тығыздығы, кг/м³.

 

 

4.3.2 Бу жылдамдығын және мұнараның диаметрін есептеу.

Мұнараның үстінгі жағындағы  будың шеткі жылдамдықтарының мәнін есептеу үшін келесі формуланы (48) қолданамыз

 

                                                                                       (48)

 

мұндағы − мұнараның жоғарғы жағындағы будың орташа тығыздығы, кг/м³;

− мұнараның үстінгі жағындағы сұйықтың орташа тығыздығы.

 

 

Мұнараның төменгі жағындағы  будың шеткі жылдамдығын есептеу  үшін келесі формуланы (49) қолданамыз

 

                                                                                         (49)

 

мұндағы − мұнараның төменгі жағындағы сұйықтың орташа тығыздығы;

− мұнараның төменгі жағындағы  будың орташа тығыздығын.

 

 

Ұсыныстарға сәйкес мұнараның  үстінгі жағындағы булардың жұмыс  жылдамдығын келесі формула (50) көмегімен есептеп шығарамыз

 

                                                                                           (50)

 

мұндағы − мұнараның үстінгі жағындағы будың шеткі жылдамдықтары, м/с.

 

 

Ұсыныстарға сәйкес мұнараның  астыңғы жағындағы булардың жұмыс  жылдамдығын келесі формуланы қолдана  анықтаймыз (51)

 

                                                                                               (51)

 

мұндағы − мұнараның төменгі жағындағы будың шеткі жылдамдығы.

 

 

Мұнарадағы булардың орташа жылдамдықтарын келесі формуламен (52) анықтаймыз

 

                                                                                                (52)

 

мұндағы − мұнараның жоғарғы жағындағы булардың жұмыс жылдамдығы, м/с;

 − мұнараның астыңғы жағындағы булардың жұмыс жылдамдығы, м/с;

 

 

Мұнараның үстінгі бөлімінің  ориентирленген диаметрін келесі формуланы (53) қолданып анықтаймыз

 

                                                                                     (53)

 

мұндағы − мұнараның үстінгі жағындағы булардың массалық шығыны;

− мұнараның жоғарғы жағындағы будың орташа тығыздығы, кг/м³.

 

 

Мұнараның төменгі бөлімінің  ориентирленген диаметрін келесі формуланы (54) қолданып анықтаймыз

 

                                                                                            (54)

 

мұндағы − мұнараның төменгі жағындағы булардың массалық шығыны;

 − мұнараның жоғарғы жағындағы будың орташа тығыздығы, кг/м³;

 − мұнараның төменгі жағындағы  булардың жұмыс жылдамдығы, м/с.

 

 

Мұнараның орташа диаметрін  келесі формула (55) арқылы табамыз

 

                                                                                                (55)

 

мұндағы − мұнараның үстінгі бөлімінің ориентирленген диаметрі, м;

 − мұнараның төменгі бөлімінің ориентирленген диаметрі, м.

 

 

Ректификациялық мұнараның  үстінгі және төменгі бөлімдерінің диаметрлері  D_К=2200 мм деп аламыз. Булардың орташа жылдамдығы w_ор=1,067 м/с болған жағдайдағы булардың шынайы жұмыс жылдамдығын формула (56) арқылы есептейміз. 

 

                                                                                        (56)

 

 

 ОСТ 26 – 803 – 73 бойынша диаметрі 2200 мм болатын мұнара үшін ТСК – Р типті табақтарды таңдаймыз. Оның келесі құрылымдық өлшемдері болады:  мұнараның еркін қиылысуы 3,81 м²; табақтың еркін қиылысуы 0,471 м²; құйып алу периметрі 1,606 м; қотарып алудың қиылысуы 0,412 м²; булар өтудің салыстырмалы ауданы 12,3%; табақтың массасы  211,6 кг; барботаж сызығының ұзындағы 44,6 м.

Табақтағы еркін қиылысудағы  будың жылдамдығын келесі формула  (57) көмегімен есептеп анықтаймыз

 

                                                                                        (57)

 

мұндағы S_T – табақтың еркін қиылысуы, м²;

 –  булардың шынайы жұмыс жылдамдығы, м/с.

 

  

 

4.3.3 Ректификациялық мұнараның биіктігін есептеу.

Мұнараның биіктігін анықтау  үшін шынайы табақтар санын есептеу  қажет. Теориялық табақтар санын  есептеу үшін х – у диаграммада (қосымша 2) мұнараның бекітетін және таусылатын бөлімдерінің жұмыс концентрацияларының сызықтарын саламыз. Ордината осінде кесіндісін саламыз, оның өлшемін келесі формула (58) көмегімен анықтаймыз.

 

                                                                                                   (58)

 

 

Абсцисса осінде кубтық қалдықтың  x_W=0,03, бастапқы қоспаның x_F=0,35 және дистилляттың x_P=0,85 құрамын  саламыз. x_W және x_P нүктелерден вертикалды түзу сызықтарды диагональмен қиылысуына (нүктелер А және С ) дейін жүргіземіз. D және С нүктелер арқылы түзу сызықты жүргіземіз. x_F нүктеден DC кесіндісімен қиылысуына (нүкте В) дейін вертикалды түзу сызықты жүргіземіз. А нүктені В нүктемен қосамыз.

Кесінді – мұнараның таусылатын бөлімінің жұмыс концентрацияларының сызығы.

Кесінді – мұнараның бекітетін бөлімнің жұмыс концентрацияларының сызығы.  Теориялық табақтар санын x_P мен x_W мәндер арасында тепе−теңдік сызығы мен жұмыс концентрацияларының сызықтары арасындағы сатылы қисықтарын салу арқылы табамыз. А нүктеден В нүктеге дейінгі арақашықтықта салынған сатылардың саны мұнараның төменгі жағында орналасқан табақтар санына сәйкес келеді, ал В нүктеден С нүктеге дейінгі қашықтықта жатқан сатылардың саны мұнараның үстінгі жағында орналасқан табақтар санына тең болады.

Табақтың П.Ә.К мәліметтерге сәйкес 0,81 деп аламыз [6, c. 221].

Табақтардың шынайы санын  келесі формула (59) арқылы табамыз

 

                                                                                                      (59)

 

мұндағы Е – қосымша 2 сәйкес келетін табақтар саны;

 − П.Ә.К 

 

 табақ

 

Барлығы 32 табақ бар деп аламыз, оның ішінде 16 – мұнараның үстінгі жағында және 16 – мұнараның төменгі жағында орналасқан.

Қоректенгіш ретінде астынан  санағанда он алтыншы болатын  табақты аламыз.

Диаметрі D_М=2200 мм болатын мұнаралы аппараттар үшін табақтардың арасындағы қашықтықты 400 мм деп аламыз. Жоғарғы табақ пен мұнараның қақпасы арасындағы қашықтық 1000 мм және төменгі табақтан мұнараның түбіне дейінгі қашықтық 2500 мм тең, бұл мәліметтерге сүйене отырып ректификациялық мұнараның биіктігін келесі формуланы (60) қолданып анықтаймыз 

 

                                                                                          (60)

 

мұндағы К – алынған табақтар саны;

                  – табақтар арасындағы қашықтық, мм;

− үстінгі табақтан мұнараның қақпасына дейінгі қашықтық, мм;

− төменгі табақтан мұнараның  түбіне дейінгі қашықтық, мм.

 

мм

 

4.3.4 Ректификациялық мұнарадағы штуцерлер диаметрлерін есептеу.

Ректификациялық мұнарадағы штуцерлер диаметрін келесі формула  (61) көмегімен анықтаймыз

 

                                                                                                      (61)

 

мұндағы V – ағынның көлемдік шығыны, м³/с;

        ω – штуцер арқылы өтетін ағынның агрегаттық күйіне, тұтқырлығына, қысымға байланысты өту жылдамдығы, м/с [1, c. 26].

 

Бастапқы бинарлы қоспа  берілетін штуцер үшін ω=2,25 м/с деп аламыз, себебі бастапқы бинарлы қоспа сұйықтық болып табылады және сорғы көмегімен баспа құбыр арқылы жіберіледі.

 

 

Штуцерлер диаметрлер кестесіне  [4, c. 324] сәйкес штуцердің диаметрін 50 мм деп аламыз.

Кубтық қалдық шығарылатын  штуцер үшін ω=0,75 м/с, себебі кубтық қалдық төмен тұтқырлы және өздігінен ағатын сұйықтық болып табылады.

 

 

Штуцерлер диаметрлер кестесіне  сәйкес штуцердің диаметрін 60 мм деп аламыз.

Дистиллят шығарылатын штуцер үшін ω=30 м/с, себебі дистиллят  атмосфералық қысымда қаныққан бу болып табылады.

 

 

Штуцерлер диаметрлері кестесіне  сәйкес штуцердің диаметрін 150 мм деп аламыз.

4.3.5 Ректификациялық мұнараның қақпасының және түбінің параметрлерін анықтау.

ГОСТ 6533 – 78 бойынша ішкі базалық диаметрі 2200 мм болатын табақты ректификациялық мұнара үшін болаттан жасалған эллипсті қақпа мен түбін аламыз. Оның негізгі параметрлері: ішкі бетінің ауданы 3,03 м²; сыйымдылығы 0,637 м³; бүйірлерінің биіктігі 50 мм; эллипсті бөлімінің биіктігі 400 мм; массасы 791 кг; қабырғалар қалыңдығы 32 мм.

  4.3.6 Царгалар санын, мұнараның цилиндрлік бөлімнің биіктігін есептеу.

Фланецта бөлінетін царганың биіктігін 2100 мм деп аламыз. Осыдан мұнара құрылатын царгалардың санын келесі формуланы (62) қолдану арқылы анықтап аламыз.

 

                                                                                                          (62)

 

мұндағы Н_Ц – бір царганың биіктігі, мм.

 

   

 

Сонда мұнараның цилиндрлік бөлімнің биіктігін келесі формула (63) арқылы табамыз.

 

                                                                                        (63)