Файл: Масликов, В. А. Технологическое оборудование производства растительных масел учеб. пособие.pdf

сельта. Чаще всего вода движется ламинарно, поэтому нужно воспользоваться таким уравнением:

(VI—206)

Для определения коэффициента теплоотдачи от воздушно­ газовой смеси к стенке следует рассматривать теплопередачу как при конденсации пара на вертикальной стенке. Хотя такое допущение и не совсем точно, но в первом приближении оно да­ ет вполне удовлетворительные результаты.

Следовательно, критерий Нуссельта нужно определять по уравнению

(VI—207)

Однако нужно иметь в виду, что в воздушно-газовой смеси имеется большое количество несконденсировавшегося воздуха, который осложняет передачу тепла от стенки к смеси. Известно, что при наличии воздуха в конденсирующемся водяном паре снижается коэффициент теплоотдачи, и это снижение зависит от количества воздуха в паре. При содержании воздуха в смеси бо­ лее 10% коэффициент теплоотдачи составляет только 18% ко­ эффициента теплоотдачи при конденсации пара без содержания в нем воздуха. Дальнейшее увеличение содержания воздуха в смеси не снижает коэффициента теплоотдачи, и он остается по­ стоянным.

Так как в смеси содержится больше 10% воздуха, то коэф­ фициент теплоотдачи от стенки к смеси рассчитывают по урав­ нению Нуссельта

(VI—208)

Решить обычным путем уравнения (VI—206) и (VI—208) очень трудно, так как в оба уравнения входит неизвестный пере­ пад между температурами смеси и стенки и между температура­ ми воды и стенки. При обычном способе решения необходимо за­ даваться этими перепадами температур, а затем проверять до совпадения. Такой метод расчета может оказаться очень длин­ ным; поэтому лучше воспользоваться графо-аналитическим ме­ тодом, который был изложен при расчете поверхности нагрева предварительного дистиллятора.

ДЕФЛЕГМАТОРНЫЕ КОЛОННЫ

Дефлегматорная колонна предназначена для окончательной обработки воздушно-газовой смеси. Обычно дефлегмационная установка состоит из двух или трех дефлегматорных колонн, соединенных последовательно.

4 1 5

Дефлегматорные колонны бывают двух типов: колонны оро­ шения и трубчатые колонны (рис. VI—52).

Дефлегматорная колонна орошения (рис. VI—52,а) пред­ ставляет собой цилиндр 1 диаметром 260 мм и состоит из двух

Рис. VI—52. Дефлегматорные колонны:

а — колонна орошения; б — трубчатая колонна.

царг длиной 2100 мм. Царги между собой соединены на флан­ цах; между фланцами вставляют сетчатую перегородку 2, на ко­ торую засыпают кольца Рашига 3. Внизу и вверху каждой цар­ ги имеются лазы 4 для засыпки и выемки колец Рашига. Вверху верхней царги установлена форсунка 5 для разбрызгивания ох­ лаждающей воды или охлажденного раствора.

4 1 6

с

Дефлегматорная колонна работает следующим образом. Воздушно-газовая смесь из конденсатора поступает в нижнюю часть колонны. Поднимаясь по колонне вверх, воздушно-газовая смесь соприкасается со стекающей сверху холодной водой или охлажденным раствором СаС12. В результате контакта между охлаждающей водой и воздушно-газовой смесью температура последней снижается, и поэтому часть бензина конденсируется и выпадает из смеси. Образующаяся водно-бензиновая смесь стекает в водоотделитель. Между водой и воздушно-газовой смесью достигается необходимый контакт при помощи колец Рашига, которые во много раз увеличивают поверхность сопри­ косновения двух фаз.

Таким образом, дефлегматорная колонна представляет собой противоточный конденсатор смешения.

Воздушно-газовая смесь, обработанная в первой колонне, выходит из нее сверху и по соединительному трубопроводу на­ правляется в низ следующей колонны.

Техническая характеристика колонн орошения

ставляет собой цилиндр 1 диаметром 550 мм и высотой 4980 мм. К торцам цилиндра крепятся трубные решетки 2, в которые ввальцованы трубы 3. По трубам циркулирует охлажденный рас­ сол (раствор СаС12), а в межтрубное пространство подается воз­ душно-газовая смесь; рассол и воздушно-газовая смесь движут­ ся к колонне противоточно. Образующийся конденсат смеси бен­ зина и воды отводится снизу колонны в водоотделитель; рассол обычно отводится вверху из колонны и направляется в испари­ тель холодильной установки. Колонны для уменьшения потерь тепла имеют сверху слой изоляции.

Таким образом, дефлегматорная трубчатая колонна представ­ ляет собой противоточный поверхностный конденсатор. Расчет дефлегматорной трубчатой колонны не отличается от расчета конденсатора воздушно-газовой смеси, установленного перед дефлегматорами, и производится по тем же формулам.

4 1 7

При охлаждении дефлегматоров охлажденным рассолом тем­ пература смеси, отходящей из последней колонны, становится низкой; поэтому не обеспечивается естественная тяга для транс­ портировки смеси по колоннам и, следовательно, появляется не­ обходимость в принудительной подаче и откачивании ее. В ка­ честве побудителя тяги чаще всего применяют вентилятор как наиболее простое устройство.

Все же дефлегматорные установки работают недостаточно хорошо даже при охлаждении их охлажденным рассолом. Если бы удавалось смесь в дефлегматоре охладить до 0° С, то и при этой температуре парциальное давление паров бензина состав­ ляло бы еще большую величину — 32 мм рт. ст.; следовательно, отходящий воздух из дефлегматоров будет продолжать уносить значительное количество бензина.

Расчеты показывают, что при благоприятных условиях деф­ легматоры улавливают 60—70% бензина, содержащегося в воз­ душно-газовой смеси.

Из-за недостаточного улавливания бензина из воздушно-га­ зовой смеси на некоторых заводах дефлегматорные установки заменяются адсорбционными и абсорбционными установками.

РАСЧЕТ КОЛОНН ДЕФЛЕГМАТОРА

Расчет колонн дефлегматора носит своеобразный характер и производится по следующей методике.

При расчете известны объемное количество воздушно-бензи­ новой смеси, поступающее в дефлегматор, и ее температура, а также температура охлаждающей воды. Температурой возду­ ха, выходящего из последней колонны, задаются.

С точки зрения наибольшего улавливания паров бензина тем­ пература выходящего воздуха должна быть минимальной, одна­ ко она обусловливается температурой поступающей воды и ее количеством; кроме того, слишком низкая температура отходя­ щей воздушно-газовой смеси не может обеспечить надлежащей тяги для перемещения воздуха по колоннам дефлегматора. Обыч­ но температуру отходящей воздушно-газовой смеси принимают на 2—5° С выше температуры охлаждающей воды.

Затем температурный перепад воздуха распределяется между колоннами.

Если tm3 — температура смеси, поступающей в дефлегматор, а С* > С з и Сз — температуры смеси, уходящей из колонн, то перепад температур распределится пропорционально убывающе­ му ряду чисел: т : п : k — Ъ : 3 : 2, что соответствует убывающим разностям между температурами смеси и воды. .

Нетрудно найти перепады температур для каждой колонны

4 1 8

и плотность орошения

Так как количество переданного тепла связано с количеством охлаждающей воды, то количество тепла выразится формулой:

ратур при небольших перепадах определится по формуле средне­

нимается на 2—3° С ниже температуры поступающего в эту ко­ лонну воздуха; поэтому по последнему уравнению можно опре­ делить значение At"', а по уравнению (VI—221)— значения

ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ДЕФЛЕГМАТОРНОЙ КОЛОННЫ

Зная температуры смеси и воды для каждой колонны, состав­ ляем тепловой баланс для определения расхода воды.

4 2 0