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 ![]() | Решение: 1. Режим движения бензина можно определить по величине критерия Рейнольдса (Re) 2. ![]() ![]() ![]() ![]() |
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 dэкв = dн - 2σ
Для кольцевого сечения dэкв = Dвн - dн.
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= hтрx ρ xq (12)
t = 80oC – 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 ![]() | Решение: Полный напор, развиваемый насосом определяется по уравнению: H = Hr + ![]() ![]() |
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: ![]() |
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= ![]() ![]() |
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 ![]() ![]() ![]() | Решение: Исходя из критерия Нуссельта ![]() ![]() ![]() |
L-? |
Формула (18)
dэкв – эквивалентный диаметр сечения
Для кольцевого канала
dэкв= 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)
tcp – 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 ∆ tcp, отношение > 2, то tcp =
;
Более точный расчет tcp 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?
202Молекулярная диффузия. Определение. Уравнение Фика. Размерность. Физический смысл коэффициента диффузии.
203Конвективная диффузия. Определение. Уравнение конвективной диффузии. Физический смысл коэффициента массоотдачи.
204Выведите уравнение материального баланса процесса массообмена и уравнение рабочей линии.
205Для чего применяется процесс перегонки?
206Основные законы термодинамического равновесия. Законы "идеальных и реальных газов, ("правило фаз, закон Дальтона, Рауля)
207Критические 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.
![]() | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() | ||||||||
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 | ![]() |
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 |
|
|
![Методические задания по решению Методические задания по решению - student2.ru](/images/khimiya/metodicheskie-zadaniya-po-resheniyu-2079443-141.jpg)
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 Gвп=0,5 кг/с, молекулярная масса нефтяных паров M=70, давление вверху колонны Пд=0,2 МПа, температура верха колонны tд=120 С и допустимая скорость паров Wдов=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= ![]() ![]() ![]() ![]() |