Гідравлічний  опір насадки знахолять по рівнянню:

     

     Для насадок коефіцієнт опору складатиме:

     для верхньої частини колони:

     

 

     нижньої частини колони:

     

     Тоді  гідравлічний опір сухих насадок

     для верхньої частини колони:

     

 

     для нижньої частини колони:

     

     Тоді  розрахунок втрат тиску в насадках:

         для верхньої частини  колони:

       

 

         для нижньої частини  колони:

       

     Сумарні втрати тиску:

         для верхньої частини  колони:

         

 

         для нижньої частини  колони:

         

     Загальний гідравлічний опір зрошених насадок  в колоні:

     

  

     4.10 Тепловий розрахунок ректифікаційної установки 

     Визначаємо  кількість теплоти, яку необхідно  підвести в паровому нагрівнику для  нагрівання початкової суміші з масовою часткою НКК від температури до температури кипіння

     Середня температура початкової суміші в  паровому нагрівнику:

     

 

     Питома  теплоємність НКК (CS₂) за цієї температури С_НК=1,013 кДж/(кг • К), а питома теплоємність ВКК (CCl₄) С_ВК=  0,895 кДж/(кг • К). Тоді середня питома теплоємність початкової суміші, коли її температура °С, визначиться за формулою адитивності:.

     

 

     Тепловий  потік у нагрівнику початкової суміші:

     

     Температуру гріючої пари приймаємо рівною температурі  кипіння суміші t_к. Тоді температура грійної пари:

     

     Цій температурі відповідає абсолютний тиск грійної пари Р_ГР=0,1013 МПа і питома теплота пароутворення r_ГР=2256,8 кДж/кг .

     Приймемо, що теплові втрати в нагрівнику складають 5 % від корисно траченої теплоти, а відносна вологість грійної  пари φ = 0,05. Тоді ступінь сухості  грійної пари

     

а витрата  грійної пари в нагрівнику початкової суміші:

     

     Визначаємо  кількість теплоти, яку необхідно  підвести в кубі колони.

     Питома  теплота пароутворення компонентів  суміші за температури у верхній  частині колони : сірковунлецю  r’_HK=352,6 кДж/кг; чотири хлористого вуглецю r’_BK= 205,9кДж/кг .

     Тоді  питома теплота пароутворення флегми

     

     Визначаємо питомі теплоємності компонентів суміші за температури кипіння й середніх температур у верхній і нижній  частинах колони. Одержані дані наведено в таблиці 4.5. 

             Таблиця 4.6 - Питомі теплоємності компонентів суміші

      

     Питомі  теплоємності сумішей, обчислені за формулами адитивності:

     Дисциляту, коли

     

 

     початкової  суміші, коли

     

 

     кубового  залишку, коли

     

 

     Питома  ентальпія пари НКК, що виходить з  колони:

     

 

     Тепловий  потік в кубі колони:

     

     Приймемо, що теплові втрати в нагрівнику складають 3 % від корисно витраченої теплоти. Тоді витрата грійної пари в нагрівнику кубової рідини:

     

     Тепловий  потік в дефлегматорі колони:

     

     Визначаємо  кількість теплоти, яку необхідно  відвести у водяному холодильнику дистиляту, для охолодження продукту від температури кипіння °С до температури °С, з якою він зберігатиметься на складі.

     Середня температура дистиляту у водяному холодильнику:

     

 

     Питома  теплоємність НКК (дисульфіду вуглецю) за цієї температури С_НК= 1,008 кДж/(кг • К), а питома теплоємність ВКК (тетрахлорметану) С_ВК=0,884 кДж/(кг • К). Тоді середня питома теплоємність дисциляту, коли його температура , визначається за формулою адитивності:

     

 

     тепловий  потік у дисциляті:

     

 

     Визначаємо  кількість теплоти, яку необхідно  відвести у водяному холодильнику кубового залишку, для охолодження продукту від температури кипіння  °С до температури  t₂=20°С, з якою він зберігатиметься на складі.

     Середня температура дистиляту у водяному холодильнику:

     

     Питома  теплоємність НКК (дисульфіду вуглецю) за цієї температури C_НК= 1,016 кДж/(кг • К), а питома теплоємність ВКК (тетрахлорметану) С_ВК= 0,902 кДж/(кг • К). Тоді середня питома теплоємність кубового залишку, коли його температура °С, визначиться за формулою:

     

 

     Тепловий  потік у водяному холодильнику кубового залишку:

     

 

     Приймаючи, що підвищення температури води у  водяних холодильниках складає 20 °С, а середня питома теплоємність води в інтервалі від 20 до 50 °С С_в=4190 Дж/(кг • К), обчислюємо сумарну витрату води:

     

 

     причому витрата води в дефлегматорі складає 7,4006 кг/с, в холодильнику дистиляту 0,234 кг/с, в холодильнику кубового залишку 0,529 кг/с. 

     4.11 Гідравлічний розрахунок та вибір насосів

     Гідравлічний  розрахунок для ректифікаційної  колони зводиться до вибору насоса для подачі рідини живлення в колону.

     Вибір насоса виробляється за такими показниками: потужність насоса (кВт), об'ємна продуктивність (м³/с), напір (м). Зробимо розрахунок цих величин.

     Напір насоса знаходимо по залежності:

     

 (4.2)

     де  - гідравлічний опір колони;

     h_П  - утрати насоса в усмоктувальній і нагнітальних лініях (приймається в межах 6-8м),

     H_г - геометрична висота підйому рідини, знаходиться з рівняння:

     

,

     де  Н_д = 600 мм - висота еліптичної частини днища;

     Н_ц = 40 мм - висота циліндричної частини днища.

     Тоді:

     

 м

     Потужність  насоса:

     

 кВт

     Знайденим характеристикам N = 0,357 кВт, Н =8,73 м, Q = 1,6 м³/год відповідає хімічний моноблочний насос ХМ 1,6/20.

     4.12 Розрахунок товщини обичайки

 

     Матеріал  обичайки – сталь марки Х18Н10Т, запас на корозію – 1 мм. Допустима напруга – 145 МН\м².

     Товщина обичайки з урахуванням запасу на корозію та округленням дорівнює:

     

     

 м

     Границею використання цієї формули є умова:

     

     

     Умова виконується. Товщина стінки обичайки δ=4 мм 

     4.13 Розрахунок товщини днищ 

     Вертикальне еліптичне днище (φ_m=0,95) з отвором d=0,2 м.

     Коефіцієнт  ослаблення

     

(м).

     Оскільки  φ₀ < φ_m, приймаємо φ = φ₀=0.5 м.

     Товщина днища дорівнює:

     

м

     Умова:      

     Умова виконується. Товщина днища δ=2 мм 
 
 

     4.14 Розрахунок фланцевих з’єднань

      Фланцеве з’єднання складається з двох симетрично розташованих фланців, ущільнювального пристрою (прокладки) і кріпильних елементів (болтів, гайок, шайб). 

    Рисунок 4.6 Зображення фланця 

     Вибираємо нормалізовані фланці для апаратів сталеві плоскі приварні згідно ГОСТ 28759.2.

     D = 1000 мм; D₁ = 1130 мм; D₂ = 1090 мм; D₃ = 1052 мм; D₄ = 1062 мм; a=15,5мм; D₅ = 1050 мм; a₁ = 13 мм; b = 30 мм; S = 8 мм; d = 23 мм; болти М20 36 шт., Р_у = 0,3 МПа.

     Вибираємо нормалізовані плоскі приварні фланці для трубопроводів і патрубків  відповідно до ГОСТ 12815

     вхід  грійної пари

     DN = 500; D₁ = 600; D₂ = 570; D₃ = 541; D₄ = 561; D₅ = 540; D₆ = 562; d = 22; n = 16; h = 4; h₁ = 5; h₂ = 4; d – M20

     вихід пари

     DN = 500; D₁ = 600; D₂ = 570; D₃ = 541; D₄ = 561; D₅ = 540; D₆ = 562; d = 22; n = 16; h = 4; h₁ = 5; h₂ = 4; d – M20

     вхід  рідини

     DN = 125; D = 235; D₁ = 200; D₂ = 178; D₃ = 146; D₄ = 166; D₅ = 145; D₆=167; d = 18; n = 8; h = 3; h₁ = 4,5; h₂ = 3,5; d – M16

     вхід  флегми

     DN = 125; D = 235; D₁ = 200; D₂ = 178; D₃ = 146; D₄ = 166; D₅ = 145; D₆=167; d = 18; n = 8; h = 3;