Методические задания по решению

Задач к контрольной работе № 1

Пример № 1.

Определить режим движения жидкости при массовом расходе G=15 кг/с, если известно: среда – бензин; средняя температура tср=120 C, относительная плотность бензина =0,75, кинематическая вязкость при средней температуре V=0,3x10 ^-6м²/с, бензин движется по трубному пространству теплообменника при этом диаметр трубок dx =25x2 мм число трубок n =100.

Дано: G = 15 кг/с tср-120 оС =0,75 ν = 0,3 x 10-6 м2/с n = 100 d x σ =25x25мм среда-бензин	Решение: 1. Режим движения бензина можно определить по величине критерия Рейнольдса (Re) 2. , (1) где w – линейная скорость движения, м/с, d - внутренний диаметр трубы dвн = dн - 2σ d = 25 – 2 x 2 = 21 мм = 0,021 м (2) ν - кинематическая вязкость бензина, м2/с 3. Линейная скорость бензина находится по уравнению ; м/с (3) где V – объемный расход жидкости, м3/с V= ; (4) (5) α = 0.0008 [6.21]
Re-?

в системе СИ ρ = 670 кг/м³;

м³/с;

м²;

м/с;

, следовательно, режимы движения бензина по трубам – устойчивый турбулентный, т. к. Re > 10000.

Примечание: 1. Эквивалентный диаметр может быть рассчитан по следующим формулам:

Для круглого сечения d_экв = d_н - 2σ

 

Для кольцевого сечения d_экв = D_вн - d_н.

Пример № 2.

Определить диаметр штуцера для вывода из аппарата. G = 0,5 кг/с газа, со скоростью w = 10 м/с, при средней температуре t=120 ^оC и давлении P = 1,1 МПа, молекулярная масса газа M = 150

Дано: Решение:

G = 0,5 кг/с 1. Диаметр штуцера определяется из уравнения расхода

t = 120 ^оС V = wF (9)

P = 1,1 МПа где

w = 10 м/с тогда d = (10)

M = 150 если задан массовый расход, то

d -? V= ;

На основании уравнения Клайперона плотность газа рассчитывается по уравнению

где M – молекулярная масса газа:

кг/м³;

V= м³/с;

d = м.

Принимаем стандартный штуцер по ГОСТу

Примечание: Если по условию задачи задана жидкость, то плотность жидкости рассчитывается по уравнениям (5) и (6) см. пример №1.

Пример 3.

Определить потерю давления при протекании жидкости по трубе диаметром dxσ = 50x2 мм, длиной L = 100 м, со скоростью w = 1,5 м/с при температуре t = 80 ºC, (плотность жидкости ρ = 0,8, вязкость ν = 1x10^-6 м²/с), материал трубы сталь новая.

Дано: Решение:

dxσ = 50x2 мм Потеря давления на трение рассчитывается по уравнению L=100м

w=1,5 м/с P= h_трx ρ xq (12)

t = 80^oC – 353K

= 0,8 (13)

ν= 1x 10^-6 м²/с

материал трубы - где λ – коэффициент трения зависит от критерия

сталь новая Рейнольдса и относительной

шероховатости трубы E

P -?.

E = ; (14)

k – абсолютная шероховатость

Для новых стальных труб k=0,08 [4.157]

Тогда E = = 0,0016

Ex = 1,6

Re =

dнв = 50 – 2x² = 46мм = 0,046м

Re = = 69000 = 6,9 *

пользуясь графиком 6-14 [4.156] находим λ = 0,039

hтр = 0,039 x x = 9, 72м.ст.ж.

Пересчет плотности ведется по уравнению

a=0,00076 [6.21]

Пример 4.

Насос перекачивает жидкость, плотностью ρ = 900 из резервуара с давлением ρ1 = 0,1 МПа; в аппарат с давлением ρ2=3 МПа, высота подъема жидкости Hr = 25м, общее сопротивление всасывающей и нагнетательной линии h = 50 м. ст. ж. Определить полный напор, развиваемый насосом.

Дано: ρ = 900 ρ1 = 0,1 МПа ρ2 = 3,0 МПа Hr = 25м h = 50м. ст. ж.	Решение: Полный напор, развиваемый насосом определяется по уравнению: H = Hr + + h (15) H = 25 +
Н -?

Пример 5.

Определить фактическую производительность поршневого насоса простого действия Q, , если известно: объемный КПД = 0,6, диаметр поршня Д=200 мм, длина хода поршня L = 500 мм, число оборотов в минуту (число двойных ходов поршня) n = 60 .

 

Дано: η = 0,6 Д = 200 мм = 0,2 м L = 500 мм = 0,5 м n = 60	Решение: Фактическая производительность поршневого насоса простого действия определяется по уравнению: (16) [4.209]
Qф -?

Где F-площадь сечения, м2

Примечание: Пользуясь формулой (16), можно определить величину объемного КПД ()

Пример 6.

Рассчитать теплоемкость С (кДж/кгК) и теплопроводность (Вт/мК) бензин при средней температуре и относительной плотности

Дано:	Решение: Расчет ведем по формула: С= , (18) [2.22]
С-?

Пример 7.

Определить коэффициент теплоотдачи для бензина охлаждаемого в кольцевом пространстве теплообменника типа «труба в трубе». Если известно: относительная плотность бензина ; средняя температура , вязкость , скорость движения w=1 м/с, диаметр наружной трубы D*б=108*34мм, внутренней d*б=57*2мм.

 

Дано =0,75 tсp=100 C W=1 м/с Д*6=108*4мм D*6=57*2мм =0,36* /с	Решение: Исходя из критерия Нуссельта   =Nu* (19) [4.384]   Где Nu – критерий подобия коэффициент теплопроводности бензина (Вт/мК) расчет см.пример 6.
L-?

 

 

Формула (18)
d_экв – эквивалентный диаметр сечения

Для кольцевого канала

d_экв= Дв - dH = (108-4*2) - 57 = 43мм = 0,043м

Критерий Nu зависит от Re, Pr и от формы сечения

Re = = 119444 > 10 000

Для Re > 100 000 при движении по каналам

Nu = 0,023* * [4.389]

Pr = (20)

C = 2342 Дж/кгК (расчет см.пример 6)

Т = 100 + 273 =373 К

Расчет плотности м.формулы (5) (6) пример № 1.

=0,75-0,0008(373-293)=0,636

=

Nu = * =456 = Nu =1591 Вт/ К

Пример 8.

 

Определить тепловую нагрузку Q(кВт), площадь поверхности F(м2) и расход насыщенного водяного пара G(кг/с) с давлением Р=0,12МПа, для нагрева q=20кг/с бензола от температуры t1=20 C до t2=50С если коэффициент теплопередачи К=120Вт/м2К. (Принять схему движение теплоносителей - противоток)

 

Дано: Решение:

бензол Тепловая нагрузка в данном случае определяется по бензолу

q=20 кг/с

t₁=20 C Q=qc(t2-t1), кВт (21)

t₂ =50 C где с – теплоемкость бензола определяется по справочнику

K=120Вт/м2К

вод. пар с=0,270х4, 19=1, 13 кДж/кгК [4.822]

Р=0,12МПа

___________ Q=20x1,13(50-20)=678кВт

Q -? F -?

Поверхность аппарата

F= ; м2 (21)

t_cp – средний температурный напор

Схема движения теплоносителей – противоток

Насыщенный водяной пар при Р=0,12мПа имеет температуру t=105 C [4.821]

t₁=105 C вод.пар t₂=105 C

---------------------

t₂=50 C бензол t₁=20 C

◄--------------------

= = 1,5<2, следовательно

tcp= = = 70°С (23)

F = 81 м²

Примечание: Если, при расчете ∆ t_cp, отношение > 2, то t_cp = ;

Более точный расчет t_cp см.[1.120-124]

Пример 9.

Определить тепловую нагрузку Q(кВт) холодильники и расход охлаждающей воды q (кг/с) для охлаждения G = 20 кг/c нефтепродукта от t₁=180°C до t₂=30°C.

Температура воды, в процессе охлаждения нефтепродукта, изменяется от t₁ =20°C до t₂=45°C. Плотность нефтепродукта 0,9

Дано: Решение:

G=20 кг/c 1. Тепловая нагрузка холодильника в данном случае определяется по нефтепродукту

t₁=180 C Q=G( – ), кВт (25)

t₂=80 где – , – энтальпия нефтепродукта определяется в зависимости от температуры и плотности [5.328]

вода = 180 + 273 = 453K -> = 378кДж/кг

t₁=20 C = 80+273=353K -> = 154кДж/кг

t₂=45 C Q = 20 (378-154)= 4480 кВт

Q -? q -?

 

2. Расход охлаждающей воды определяется из уравнения

Q = qc (t2 – t1), кВт (26)

Где с – теплоемкость воды, кДж/кгс

С = 4, 19кДж/кгс [8.520]

Q = = =42,8 кг/c

Примечание: Энтальпию нефтепродукта можно рассчитать по формуле I=ct (27), где с рассчитывается по уравнению (17) см.пример 6.

Таблица № 2

выбора вариантов домашней контрольной работы № 2

вариант	номер контрольных заданий	вариант	номер контрольных заданий
	200,233,227,250,268		202,217,244,264,269
	201,234,228,251,269		203,218,245,265,270
	202,235,229,252,270		204,219,246,266,271
	203,236,230,253,271		205,220,247,267,272
	204,237,231,254,272		206,221,248,250,273
	205,238,232,255,273		207,211,249,251,274
	206,239,227,256,274		208,212,227,252,275
	207,240,228,257,275		209,213,228,253,276
	208,241,229,258,276		210,214,229,254,277
	209,220,230,259,277		222,215,230,255,278
	210,221,231,260,278		223,216,231,256,279
	222,211,232,261,279		224,217,232,257,280
	223,212,242,262,280		225,218,242,258,281
	224,213,243,263,281		226,219,243,259,282
	225,214,244,264,282		200,220,244,260,283
	226,215,245,265,283		201,221,245,261,284
	200,216,246,266,285		202,211,246,262,285
	201,217,247,267,286		203,212,247,263,286
	202,218,248,250,287		204,213,248,264,287
	203,219,249,251,288		205,214,249,265,288
	204,220,242,252,289		206,215,228,266,289
	205,221,243,253,290		207,216,229,267,290
	206,211,244,254,291		208,217,230,250,291
	207,212,245,255,292		209,218,231,251,292
	208,213,246,256,293		210,219,232,252,293
	209,214,247,257,294		222,220,242,253,294
	210,215,248,258,295		223,221,243,254,295
	222,216,249,259,296		224,211,244,255,296
	223,217,228,260,297		225,212,245,256,297
	224,218,245,261,298		226,213,247,257,298
	225,219,246,262,299		200,214,248,258,299
	226,220,247,263,300		201,215,249,259,300
	200,221,248,264,301		202,216,242,260,301
	201,211,249,265,302		203,217,243,261,302
	202,212,227,266,303		204,218,244,262,303
	203,213,228,267,304		205,219,245,263,304
	204,214,229,250,305		206,220,246,264,305
	205,215,230,251,306		207,221,247,265,306
	206,216,231,252,307		208,211,248,266,307
	207,217,232,253,308		209,212,249,267,308
	208,218,242,254,309		210,233,227,250,309
	209,219,243,255,310		222,234,228,251,310
	210,220,244,256,311		223,235,229,252,311
	222,221,245,257,312		224,236,230,253,312
	223,211,246,258,313		225,237,231,254,313
	224,212,247,259,314		226,238,232,255,314
	225,213,248,260,315		200,219,245,256,315
	226,214,249,261,316		201,220,246,257,316
	200,215,242,262,317		202,221,247,258,317
	201,216,243,263,268		203,211,248,259,268

Контрольные вопросы к контрольной работе N 2

200. Какие процессы называются массообменными?

Приведите примеры и дайте их краткую характеристику. Какие вы знаете способы выражения состава фаз?

201. Что является движущей силой процесса массопередачи?
Приведите основное уравнение массопередачи. В каких единицах выражается коэффициент массопередачи?

202 Молекулярная диффузия. Определение. Уравнение Фика. Размер­ность. Физический смысл коэффициента диффузии.

203 Конвективная диффузия. Определение. Уравнение конвективной диффузии. Физический смысл коэффициента массоотдачи.

204 Выведите уравнение материального баланса процесса массообмена и уравнение рабочей линии.

205 Для чего применяется процесс перегонки?

206 Основные законы термодинамического равновесия. Законы "идеаль­ных и реальных газов, ("правило фаз, закон Дальтона, Рауля)

207 Критические и приведенные параметры. Упругости пара и их опре­деление. Равновесные системы. Закон Рауля - Дальтона. Кривые равно­весия фаз. Изобарные кривые.

208. Испарение и конденсация бинарных и многокомпонентных смесей. Однократное испарение сложной смеси.

209. Кривые однократного испарения нефтепродуктов. Метод построения кривых однократного испарения нефтяных фракций - метод Смидови-ча-0брядчиксьа

210. Какова роль водяного пара при перегонке? Как учитывается при­сутствие водяного пара в расчетах?

211. Чем отличается простая перегонка от ректификации? Сущность и проведение процесса ректификации. Условия ректификации.

212.Объясните работу тарелки (приведите схему). Какая тарелка на­зывается теоретической, реальной? Какой показатель связывает теоре­тическую и реальную тарелку?

213.Приведите эскиз и назовите основные элементы устройства ректи­фикационной колонны.

214.С какой целью составляется материальный и тепловой баланс ко­лонны? Составьте тепловой баланс ректификационной колонны.

215.Для чего подводится тепло в низ колонны? Приведите схемы и уравнения наиболее часто применяемых способов подвода тепла в низ колонны.

216.Для этого подается орошение в колонну? Опишите способы создания орошения, применяемые в нефтепереработке (приведите схемы и уравне­ния)

217.Как определяется режим ректификационной колонны и для чего?

218. Как рассчитывается диаметр ректификационной колонны?

219.С какой целью производится гидравлический расчет тарелки? На­пишите уравнения для определения потерь напора на тарелке.

220.Как выбирается давление в колонне? Влияние давления на процесс ректификации?

221. Мероприятия по предотвращению загрязнения атмосферы и водного бассейна отходами нефтепереработки. Техника безопасности при экс­плуатации ректификационных колонн.

222. Сущность и назначение процесса абсорбции. Материальный и теп­ловой баланс абсорбера. Значение процесса для защиты окружающей среды.

223 Какой процесс называется десорбцией. Как рассчитывается расход
десорбирующего агента и число теоретических тарелок в десорбере?

224 Назначение и сущность процесса экстракции. Применение экс­тракции в нефтепереработке. Растворители, применяемые в процессе.

225 Основные методы экстрагирования и типы экстракторов.

226 Сущность процесса адсорбции, характеристика адсорбентов. Изотерма адсорбции. Устройство адсорберов.

227 Эскиз, элементы устройства колпачковой тарелки, достоинства и недостатки.

228 Эскиз, элементы устройства клапанной тарелки, достоинства и недостатки.

229 Эскиз, элементы устройства тарелки с S-образными элементами, достоинства и недостатки.

230 Эскиз, элементы устройства язычковой тарелки, достоинства и недостатки.

231 Эскиз, варианты устройства ситчатой тарелки, достоинства и не­достатки.

232 Типы насадок, применяемых в нефтепереработке, эскизы.

233 Для чего применяется циклон и как он устроен?

234 Движение жидкостей и газов в слое сыпучего материала. Характе­ристика слоя сыпучего материала.

235 Псевдоожиженные системы потери напора в слое сыпучего материала. Критичеслие скорости.

236 Катализаторопроводы и бункеры. Принцип их расчета. Конструкция и расчет газораспределительных решеток.

 

 

Задача NN 250-258

(пример N 10)

Xi	Mi	Xi	Mi	Xi	Mi	Xi	Mi	Xi	Mi	Xi	Mi	Xi	Mi	Xi	Mi	Xi	Mi
0,326		0,32		0,31		0,3		0,2		0,25		0,13		0,15		0,21
0,212		0,21		0,19		0,4		0,3		0,27		0,14		0,18		0,31
0,347		0,35		0,32		0,2		0,3		0,23		0,2		0,33		0,27
0,115		0,12		0,18		0,1		0,2		0,25		0,53		0,34		0,21

Рассчитать мольный состав (xi) и молекулярную массу смеси (Мср), состав которой (Xi) и молекулярные массы компонентов (Mi) приведены в таблице.

 

 

Задача NN 259-267

[пример N 11]

Рассчитать массовый состав (Xi) и молекулярную массу (M) смеси, массовый расход (qi) которой и молекулярная масса (Mi) компонентов приведены в таблице.

 

q1

m1

q1

m1

q1

m1

q1

m1

q1

m1

q1

m1

q1

m1

q1

m1

q1

m1

 

Задача NN 268-275

[пример N 12]

 

Пример постепенного приближения определить температуру верха колонны, если известно давление вверху колонны (мПа), состав выводимого дистиллята yi.

	1,0	0,8
	yi		yi		yi		yi		yi		yi		yi		yi
CH4	0,3	C2H6	0,4	CH4	0,1	C2H6	0,5	CH4	0,1	C2H6	0,2	C4H10	0,3	C4H10	0,2
C2H6	0,2	C3H8	0,2	C2H6	0,2	C3H8	0,1	C2H6	0,3	C3H8	0,3	C5H12	0,3	C5H12	0,2
C3H8	0,3	C4H10	0,3	C3H8	0,4	C4H10	0,2	C3H8	0,3	C4H10	0,3	C6H14	0,3	C6H14	0,3
C4H10	0,2	C5H12	0,1	C4H10	0,3	C5H12	0,2	C4H10	0,3	C5H12	0,2	C7H16	0,1	C7H16	0,3

 

 

Задача №№ 276-283

[пример № 13]

Методом постепенного приближения определить температуру низа колонны, если известно давление внизу колонны (мПа) и состав выводимого остатка xi

	=1,0	=0,8	=0,9	=0,7	1,2	=1,0	=0,9
фракции	xi	xi	xi	Xi	xi	xi	xi	xi
30-80 C	0,4	0,4	0,2	0.3	0,2	0,4	0,3	0,2
30-120 C	0,2	0,2	0,3	0,3	0,1	0,2	0,3	0,3
120-140 C	0,2	0,2	0,2	0,3	0,3	0,3	0,2	0,4
140-160 C	0,2	0,2	0,3	0,1	0,4	0,1	0,2	0,1

 

Задача №№ 284-297

[пример № 14]

 

Построить ИТК нефти и составить материальный баланс колонны, используя ИТК нефти, если известно сырье L, и получаемые продукты (дистиллят Д, боковой погон qб, остаток R).

Данные для построения ИТК нефти:

Потенциальное содержание фракций, %

 

До 85C
5,9	8,3	10,9	15,1	16,7	21,8	25,1	31,0	34,5	37,3	40,7	44,0	49,0

 

Производительность по нефти 6млнт в год

L	фрНК-240 C	НК-350 C	180-350 С	НК-180 C	100-400 C	350-500 C	350-500 C
D	фр-140 C	НК-130 C	180-240 C	НК-85 C	100-200 C	350-400 C	350-380 C
R	Фр180-240C	240--350 C	240-350 C	140-180 C	300-400 C	400-500 C	420-500 C
qбп	Фр140-180C	180-250 C		85-140 C	200-300 C		380-420 C

 

L	Фр60-180 C	60-180 C	120-240 С	120-240 C	100-300 C	100-300 C	240-350 C
D	Фр60-35 C	60-140 C	120-140 C	120-180 C	100-200 C	100-180 C	240-300 C
R	Фр120-180C	140--180 C	200-240 C	180-240 C	200-300 C	240-300 C	300-350 C
qбп	Фр75-120C		140-200 C			180-240 C

 

 

Задача №№ 298-307

(пример №15)

 

Рассчитать диаметр колонны, если известно количество выводимых паров нефтепродукта через вверх колонны G, (кг/с) количество водяного пара Gвсп, (кг/с) молекулярная масса нефтяных паров M, давление вверху колонны Пд, (МПа), температура верха колонны tд (С) и допустимая скорость паров Wдоп (м/с)

 

 

G
Gвп	-	-	-				-	-	-	-
M
Пд	0,45	0,5	0,55	0,15	0,16	0,20	0,14	0,2	0,3	0,4
tд
Wдоп	0,4	0,6	0,8	0,4	0,6	0,7	0,7	0,5	0,3	0,2

 

 

Задача №№ 308-317

(пример 16)

 

Рассчитать допустимую скорость паров в колонне, если известно давление в колонне П (МПа), температура t (С), молекулярная масса паров М и относительная плотность жидкости

 

П	0,45	0,5	0,55	0,15	0,16	0,20	0,14	0,2	0,3	0,4
t
M
	0,6	0,7	0,65	0,6	0,7	0,65	0,72	0,7	0,6	0,65
C

 

Пример 10. Рассчитать мольный состав (xi) и молекулярную массу смеси (Мср), состав которой (xi) и молекулярные массы компонентов (Mi) приведены ниже

Решение этой задачи удобнее выполнять в таблице

 

xi	Mi	Xi/Mi	xi
0,3		0,003	0,366
0,25		0,0021	0,256
0,28		0,002	0,244
0,17		0,0011	0,134
1,00	-	0,0082	1,000

 

Пояснения: известна связь между мольными и массовыми концентрациями [2.172] (28)

Молекулярная масса смеси через массовые концентрации определяется по выражению

[2.172] (29)

Пример 11. Рассчитать массовый состав (xi) и молекулярную массу смеси (Мср), если дан массовый расход (qi) и молекулярная масса (Mi) компонентов. Решение этой задачи удобнее выполнять в таблице

qi	Mi	xi	Ni
		0.05	0.4
		0.20	0.89
		0.25	0.83
		0.5	1.48
		1.00	3.55

1. Массовая концентрация рассчитывается по формуле

[2.171] (30)

2. Молекулярную массу смеси можно рассчитать по уравнению:

Мср= (30)

где – число молей смеси

Число молей каждого компонента рассчитывается по уравнению:

Ni = [2.171] (31)

Молекулярную массу смеси можно также рассчитать по методике, приведенной в примере 10.

 

Пример 12. Методом постепенного приближения определить температуру верха колонны, если известно давление вверху колонны Пд=1,2МПа и состав выводимого дистиллята yi

Расчет температуры верха удобнее вести в таблице

	yi	Ki t20	xi	Ki t=-10	xi	Ki t=0	Xi
CH4	0,4		0,024	12,5	0,032	14,5	0,028
C2H6	0,2	3,65	0,055	1,99	0,101	2,45	0,82
C3H8	0,3	1,25	0,240	0,51	0,588	0,72	0,417
C4H10		0,41	0,244/ /0,563 Меньше1	0,14	0,714/ /1,435 Больше1	0,21	0,476/ /1,003

 

Пояснение. Температура верха колонны определяется из условия конца однократного испарения смеси, выводимой через верх колонны по уравнению

[2.201] (32)

методом постепенного приближения. Искомая температура должна удовлетворять равенству:

(33)

где - константа фазового равновесия определяется в зависимости от температуры и давления для каждого компонента по номограмме [7.223]

Примечание 1) При решении задачи можно остановиться на полученном результате, т.е. при температуре 0 С xi=1,003

(Допускается xi=1,02; 0,98)

2) Для нефтяных фракций константа фазового равновесия определяется по формуле

; (34)

где Рi – упругость паров функций определяется по сетке Максвелла или

графику Кокса [7.220.221]

Этот пример желательно решить, используя ЭВМ.

 

Пример 13. Методом постепенного приближения определить температуру низа колонны, если известно давление внизу колонны

ПR =0,21 МПа и состав выводимого остатка xi.

Расчет температуры низа колонны удобнее вести в таблице

фракции	xi	tcp	Pi t=150	Ki	yi t=150	Pi t=180	Ki	yi t=180	Pi t=170	Ki	yi t=170
120-150	0,4		0,23	1,09	0,436	0,42	2,0	0,8	0,35	1,67	0,668
150-170	0,3		0,09	0,43	0,129	0,25	1,19	0,357	0,16	0,76	0,228
170-190	0,2		0,05	0,24	0,043	0,1	0,48	0,096	0,08	0,38	0,076
190-210	0,1/ /1,000		0,03	0,14	0,014 /0,627	0,08	0,38	0,038 /1,291	0,052	0,25	0,025 /0,997

. Температура низа колоны также как и температура вывода бокового погона определяется из условия начала однократного испарения смеси или фракции выводимой через низ колоны, соответственно боковым погоном по уравнению: yi = ki xi [2.201] (34) методом постепенного приближения. Искомая температура должна удовлетворять равенству:

yi = 1 (35),

где Кi - константа фазового равновесия, определяется для индивидуальных углеводородов по номограмме в зависимости от температуры и давления [7.222].

Для нефтяных фракций ki = (36)

Где Pi – упругость паров фракций. Определяется по сетке Максвелла или графику Кокса [7.220.221] в зависимости от принятой температура и средней температуры кипения фракции

tср =

Например для фракции 120-150 С tср = = 135° С

В первом приближении принимаем температуру низа колоны tR = 150 C.

По сетке Максвелла находим для каждой фракции упругость паров при принятой температуре tR = 150° C.

Например фр. 120-150 С, tсp = 135° C

P пм Pi = 2, Затм=0,23МПа

 

Pi=2,3

1

 

t

150 135

Затем рассчитываем константы фазового равновесия

фр. 120-150 С

По формуле yi = Ki xi (37)

Рассчитываем yi фр. 120-150 С

yi = 1,09 x 0,4 = 0,436

Аналогично ведем расчет для каждой фракции и проверяем

yi=0, 436+0, 129+0, 048+0, 014=0, 627, что <1

Следовательно необходимо принимать новое значение tR

Принимаем tR=180° C получаем yi=1, 291, что >1

Принимаем tR=170° C, получаем yi=0,997, это значение близко к 1

Следовательно, температура низа колонны tR=170 °C

Примечание: Этот расчет желательно выполнить с использованием ЭВМ.

Пример 14. Построить ИТК нефти и составить материальный баланс колонны, используя ИТК нефти, если известно сырье L-фр.120-240 С и получаемые продукты:

дистиллят (Д) - фр.120-140 °С, боковой погон (qбп) – фр.140-180°С

и остаток (R)- фр.180-240 °С производительность по нефти З млн.т в год

Данные для построения ИТК нефти.

Таблица 1

До 85 °С
4,9	6,6	9,6	12,3	14,0	18,4	21,2	27,0	30,0	36,9

ИТК нефти

рис 1

1) По данным таблицы 1 строим ИТК нефти

2) По ИТК нефти составляем материальный баланс колонны и сводим в таблицу 2. Производительность по нефти 3млн. т в год

Число рабочих дней в году 320.

Выход на нефть фр. 120-240С - (27 - 9) = 18%

Производительность колонны:

 

Таблица 2

статьи расхода	% на нефть	% на нагрузку	кг/ч	кг/с
Приход фр. 120-240 С   Расход фр. 120-140 С фр. 140-180 С фр. 180-240 С		22,2 33,3 44,5	70312,5     15609,38 23414,06 31289,06	19,53     4,33 6,50 8,70
ИТОГО:			70312,5	19,53

 

Принимаем 18 – 100% тогда 4 – x

 

70312,5 – 100% x – 22,2

Пример 15. Рассчитать диаметр колонны, если известно количество выводимых паров нефтепродукта через верх колонны G=10 кг/с, количество водяного пара G_вп=0,5 кг/с, молекулярная масса нефтяных паров M=70, давление вверху колонны П_д=0,2 МПа, температура верха колонны t_д=120 С и допустимая скорость паров W_дов=0,8 м/с.

Дано: G=10 кг/с Gвп=0,5 кг/с M=70 Пд=0,2 МПа tд=120 С Wдов=0,8 м/с	Решение:
Д -?

 

Рассчитанный диаметр колонны округляем до стандартного

Д=2,2 м

[6,241]

Пример 16. Рассчитать допустимую скорость паров в колонне, если известно давление в колонне П=0,3 МПа, температура t=100 C, молекулярная масса паров M=60 и относительная плотность жидкости (коэффициент C=550).

Дано: П=0,3МПА T=100 C M=60

Wдоп -?

 

Решение: Wдоп= * ;М/с T=100+273=373K = -a(T-293)= =0,7-0,0009(373-293)=0,628 а=0,0009 [6,21]