Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Fabricarea alcoolului si a berii utilizand hidroliza enzimatica a
amidonului din cartofi si cereale
CAPITOLUL 1
TEMA DE PROIECTARE
Intr-o instalatie de fabricare a alcoolului etilic absolut cu o capacitate de 1800+10
kgzi
solutia fermentata cu un continut de 005+0001 kg alcoolkg apa este supusa
rectificari intr-o coloana cu talere in vederea obtineri unui amestec cu cu continut de 66
alcool
(procente de masa ) Rezidul nu trebuie sa contina mai mult de 1(procente de masa)
alcool Distilatul acestei coloane este trimis intr-o alta coloana de rectificare in
vederea
obtinerii alcoolului etilic absolut Aceasta solutie tehnica este preferata deoarece
alcolul
formeaza cu apa un azeotrop si solutia obtinuta in prima coloana are o concentratie
suficient de ridicata astfel incat aceasta sa poata fi comercializata ca atare
Solutia alcoolica provenita din fermentare are 58degC La intrarea in coloana de
reetificare starea termica a alimentari este q=1 Se cere sa se dimensioneze racitorul de
distalat daca este impar si racitorul de reziduri ( RW) daca n este par( n=2) precum si
coloana de rectificare cu talere sitaSe vor predimensiona toate utilajele de schimb termic
aferente coloanei
Racirea se face cu apa recirculata provenita de la turnurile de racire cu temperatura de
intrare de 28degC si de iesire de 38degIncalzirea se face cu abur saturat de 2atm
Presiunea la varful coloanei este de 760mmHg presiunea orientativa de alimentare
este 790mmHg iar in reziduri de 820mmHg
Pagina 1 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
CAPITOLUL 2
JUSTIFICAREA TEMEI PROIECTULUI A
SOLUTIILOR SI METODELOR DE CALCUL ALESE
Hidroliza enzimatica a amidonului din cereale si cartofi au aplicatii intense in
fabricarea alcoolului si a berii Ambele fabricatii sunt inrudite diferenta fiind aceea ca in
cazul berii materia prima de la care se pleaca este orzul In ambele fabricatii se zaharifica
intai amidonul din cereale sau cartofi cu amiloza de regula din orz incoltit Temperatura
optima a acestei operatii este 55-65degC iar durata 20 minute Se obtine 70-80 maltoza si
20-30 dextrina
La fabricarea alcoolului solutia de maltoza si dixtrina rezultata din operatia de
zaharificare se fermenteaza direct fara afi incalzita Drojdia de bere adaugata pentru
producerea fermentatiei contine si enzime de duorificare care rup legaturile 16 din dextrine
punand la dispozitia amilozei doxtrine neramificate pe care aceasta le hidrolizeaza cantitativ
la maltoza aceasta este apoi hidrolizata de α-glucozidoza (maltoza) din drojdie la glucoza In
modul acesta aproape intregul material este adus intr-o forma fermentabila
Fermentatia alcoolica este un proces anaerob prin care glucidele fermentescibile sunt
metabolizate prin reactii de oxidoreducere sub actiunea echipamentului al drojdiei in
produsi principali (alcool etilic CO2) si produsi secundari (alcooli superiori acizi aldehide)
Agentii tipici ai fermentatiei alcoolice sunt drojdiile genului Saccharomyces care prin
fermentarea glucidelor pot sa produca mai mult de 8deg ETOH
Pentru a putea fi folosite in practica drojdiile genului Saccharomyces sunt
studiate si selectionate in functie de unele proprietati care le recomanda penrtu
utilizarea industriala cum ar fi
-puterea alcooligena care se refera la concentratia mare de alcool ce se poate
acumula cand in mediu exista zahar in exces
-alcoolorezistenta care se refera la capacitatea drojdiei de a continua fermentatia la
cresterea concentratiei de alcool deoarece ETOH poate actiona ca un denaturant al
proteinelor si produce inactivarea enzimelor sensibile
-capacitatea de floculare si pulvembuta proprietati datorate structuri peretelui celular
si modificari de pH si rH din timpul fermentatiei
-asmotolerantei care se refera la capacitatea drojdiilor de a produce fermentatie in
mediu cu concentratie crescuta de zahar
-frigofilia
Pagina 2 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Fermentatia alcoolica in conditii industriale foloseste substraturi naturale bogate in
glucide fementescibile iar viteza de fermentatie a glucidelor in produsi primari si secundari
este dependenta defactori biologici dependenti de microagentii fermentarii si factori fizico-
chimice dependenti de compozitia mediului supus fermentari si mediului ambiant
Datorita importantei pe care o prezinta ETOH de fermentare in practica industriala in
afara glucidelor fermentescibile se pot folosi substraturi naturale ce contin poliglucide care
sunt hidrolizate pe cale chimica si enzimatica pana la formarea glucidelor fermentescibile
Pagina 3 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
CAPITOLUL 3
PROPRIETATILE FIZICE ALE COMPONENTILOR AMESTECULUI SI DATE
DE ECHILIBRU LICHID-NAPORI
EtOH vapori
Temperatura(degC
)
0degC 100degC 200degC 300degC 400degC
C(KcalKggrd) 032 0403 048 0554 0624
Ή(cP) 00079 00108 00137 00167 00197
Λ(Kcal
mhgrd)
0011 00198 00302 0043 00574
Temperatura(deg
C)
20 40 60 80 100 120
Tens
iune
a
supe
rfici
ala
dyn
cm1
0sup3=
Nm
ETOH 223 206 19 173 155 134
H2O 728 697 662 626 589 549
Temperatura(deg
C)
20 40 60 80 100 120
rETOH(kcal
kg)
218 215 210 203 194 182
H2Omiddot10 sup3־ (Jkg) 24482 2403 23569 2310 2260 2207
Temperatura(deg 20 40 60 80 100 120
Pagina 4 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
C)
Cp(kcalkg) 0593 0648 0708 0769 0839 0909
λ(kcalmmiddothmiddotgrd) 0145 0144 0142 0141 0139 0137
ή(Cp) 119 0825 0591 0435 0326 0248
φ(kgmsup3) 789 772 754 735 716 693
t(degC) 20 40 60 80 100
Cp(J
kgmiddotgrd)
4182 4175 4181 4194 4211
ή(kgmmiddots) 9934middot10ˉ5 658middot10ˉ5 4716middot10ˉ5 352middot10ˉ5 2775middot10ˉ5
λ(Wmmiddotgrd) 0597 0633 0658 0673 0682
Pr 7 43 3 225 175
φ(kgmsup3) 9982 9922 9832 9818 9584
APA
VAPORI
t(degC)
0 100 200 300 400
ή(Cp) 00085 00123 00161 00198 00232
Date de
echilibru
lichid-vapori
x(molETOH
)
0 19 721 966 1238 1661 2337
y(molETOH
)
0 17 3891 4375 4704 5089 5445
x(molETOH
)
3273 3965 5079 5732 6763 7472 8943
y(molETOH
)
5826 6122 6564 6841 7385 7815 8943
Pentru calculul presiuni de saturatie a vaporilor unui lichid pur se foloseste ecuatia
Antoine
LgPn= A-__B___ Pn=presiunea de vapori
t+c t= temperatura in
degC
A B C
Pagina 5 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Denumirea
substantei
APA 796681 168821 228
Alcool etilic 804494 15543 22265
σ =a+bt
φ =a+bt+ctsup2
λ=a+bt+ctsup2
Cp =a+bt+ctsup2+dtsup3
ή=at
r=a+bt+ctsup2
Proprietati de amestec
σam= sum σiexclxiexcl=xiexclσiexcl+x2σ2=x1σ1+(1-x1)σ1
_1__=_ω1__+_ω2___
φam φ1 φ2
λam=x1+λ1+x2λ2
cpam=ω1cp1+ω2cp2
lnήam=x1lnή1+x2lnή2
ram=ώ1r1+ώ2r2
CAPITOLUL 4
DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A COLOANEI DE RECTIFICARE
41Bilantul de materiale al instalatiei de rectificare
Ecuatia de bilant de material este
F=W+D
FmiddotXF=WXw+DXD
In care F-debitul de alimentare al
Coloanei (kmolh)
W-debitul de reziduri
Pagina 6 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
D-debitul de distilat
Xfractia morala a componentului molatil
ΜD
XD=ωDmdashmdash
Mi
ωd=fractia masica(kmolkg amestec)
XD=066middot (XDmiddot46+18-18XD)
macrmacrmacrmacrmacr46macrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacr
XD=0431
GmD=1800+10middotn=1800+10middot2=1820kgzi=7583kgh
_
MD=0431middot46+(1-0431)middot18=30068KGKmol
GmD 7583 ndash4
D=mdashmdashmdash= mdashmdashmdashmdash=252Kmolh=7middot10 Kmols
ndash 30068
MD
ΩF=005+0001n
ΩF- se numeste raport masic
ΩF=005+0001middot2=0052Kg alcoolKmol
ndash
ΩF MF
XF= mdashmdashmdash∙mdashmdashmdash
1+ΩF Mi
XF=0019
ndash
MF=XF∙M ETOH+(1+XF)∙MH2O
Pagina 7 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
ndash
MF= 0019∙46+(1-0019)∙18=18532kgKmol
F=D+W
FXF=DXD+WXW
F=2519+W
Fmiddot0019=2519middot0431+Wmiddot001
ndash4
F=117849Kmolh=327middot10 Kmols
ndash3
W=11533Kmolh=3203∙10 Kmols
ndash
Mw=Xw∙METOH+(1-Xw)∙MH2O
ndash
Mw=001∙46+(1-001)∙18=1828KgKmol
ndash
Gmw=Mw∙W=1828∙11533=2108232Kgh
ndash
Gmw=MF∙F
GmF=18532∙117849=2183972Kgh
42 Determinarea numarului de talere reale
421 Calculul reflexsului minim si a numarului minim de talere
Dimensionarea tehnologica a coloanelor de rectificare consta in determinarea
prin calcul a diametrului coloanei si a numarului de talere reale
Aceste marimi depind atat de conditiile de operare impuse( debit de alimentare
distilat reziduri compozitia fiecarei faze) determinate cu ecuatiile de bilant de materiale cat
si de intensitatea transferului de masa
Pagina 8 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reflexul coloanelor de rectificare
Reflexul minim pentru amestecuri binare se determina cu relatia
Lmin XDndashyF
mdashmdashmdashmdash = mdashmdashmdashmdash
Lmin+1 XDndashXF
Lmin 0431-017
mdashmdashmdashmdash = mdashmdashmdashmdashmdash = 0633
Lmin+1 0431-0019
Lmin=1967KmoliKmolD
Lmin este refluxul minim
VF este fractia molara a componentului nolatil in faza de vapori corespunzatoare
compozitiei XF
Atunci cand coloana opereaza la reflux total numarul de talere este minim
Determinarea numarului de talere minim teoretice este prezentat in fig IV1
Numarul minim de talere teoretice este 2
Calculul reflexului optim
Reflexul optim al unei coloane de rectificare se poate calcula cu relatia urmatoare
Loptim Nmin
mdashmdashmdash ndash1= 0192
Lmin Lmin
Lmin- reflexul minim KmolKmoli distilat
Nmin- numarul minim de talere teoretice
Pagina 9 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Loptim Nmin
mdashmdashmdash = 1+0192 mdashmdashmdash
Lmin Lmin
Loptim 2
mdashmdashmdash =1+0192
1967 1967
L=Loptim=2347 KmolKmol distilat
Determinarea grafica si analitica a numarului de talere teoretice
Pentru determinarea grafica a numarului de talere se foloseste metoda McCalu ndash
Thiele Numarul de talere teoretice este egal cu numarul treptelor liniei trasate intre curba de
echilibru a sistemului si cele doua linii de operare ale caror ecuatii sunt
L
-dreapta de concentrare Y-XD= (X-XD)
L+1
L+F
-dreapta de epuizare Y-Xw = (X-XD)
L+1
Pe diagrama de echilibru din figura IV2 se traseaza dreptele de concentrare si
epuizare care trec prin punctele de coordonate (XDXD) si (Xw Xw) si se intersecteaza pe
verticala in punctul X=XF Verticala din XF corespunde stari termice a alimentarii q=1
Ordonata punctului de intersectie se poate determina trasand pe curba de echilibru
dreapta de concentrare avand ordonata la origine data de relatia
XD
Yo =
L+1
0431
Yo= = 0128
2347 +1
Pagina 10 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
NNT=3
Determinarea NTT prin metoda analitica
L L
Xn-1 yn
Xn Yn+1
L este debitul de lichid descendent
V este debitul de vapori ascedent
Compozitia lichidului care paraseste un teler n se noteaza cu Xn iar pentru vapori cu
Yn
Intre Yn si Xn (daca este talerul teoretic) exista o relatie de echilibru relatia Fenske
α x
Y=
1+(α-1)x
α este volatilitatea relativa
P1
α=
P2
P1P2 sunt presiunile de vapori ale componentilor puri (1- ETOH 2- H2O)
Y 1-X
α=
X 1-Y
X
Y
-
f
u
0 001
9
0721 009
6
0123 016
6
023
3
032
7
039
6
05079 057
3
06763 07472 0894
Pagina 11 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
n
c
t
i
i
l
e
m
o
l
a
r
e
a
l
e
a
l
c
o
o
l
u
l
u
i
α
gt
Pagina 12 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
1
X
Y 0 017 03891 043
7
047 050
8
054
4
058
2
061
2
0656 068
4
07385 07815 0894
α _ 10
57
819 727 628 520 391 286 240 1
85
16
1
13
5
121 1
αc=8676
Pentru calculul analitic se porneste cu o relatie de echilibru
αxi
φi =
1+(α- 1)Xi
intre compozitia vaporilor ce intra pe talerul n si lichidul ce paraseste talerul n exista
urmatoarea relatie de operare
L XD
Yn+1= Xn +
L+1 L+1
Vaporii care ies pe la varful coloanei si au compozitia φ1 sunt condesati total ceea ce
inseamna ca lichidul ce iese din condensator au aceeasi compozitie Se repeta calculul pana
cand XnleXF
Y1=XD=0431
X1=080 XnleXF 08gt0019
Y2=0184
X2=0025 XnleXF 0025gt0019
Y3=0145
X3=0019 XnleXF 0019=0019
X4=0018
Y4=0141
XnleXF 0018lt0019 NTT=3
424 Calculul diametrului coloanei si calculul hidrodinamic al talerului
Pagina 13 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Calculul debitelor de lichid si de vapori din zona de concentrare si epuizare
Cunoscand presiunea la varful coloanei (pF) presiunea orientativa in alimentare
(pF)si in reziduri(pW) se determina tD tFsi tW
Bi
Ai-
P=sumXiPi=sumXi∙10 t+Ci
PF=790mmHg
BETOH BH2O
AETOH AH2O-
PF=XF∙10 t+CETOH +(1-XF)∙10 t+CH2O
Tf=10044ordmC
PD=760mmHg
1 Yi
=sum XD=YD=0431
PD Pi
1 YD (1-YD)
= +
PD AETOH BETOH AH2O BH2O
10 10
t+CETOH t+CH2O
1 0431 0569
= +
760 804494 15543 796681 166821
10 10
t+22265 t+228
tD= 925ordmC
PW=820mmHg
BETOH BH2O
AETOHndash AH2Ondash
t+CETOH t+CH2O
Pagina 14 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Pw=Xwmiddot10 +(1ndashXw)∙10
15543 16682
804494ndash 796681ndash
t+22265 t+228
820=001∙10 + 099∙10
tw=101ordmC
Temperaturile medii in zona de concentrare si epuizare sunt
tD+tF
tc=
2
925+10044
tc= =9647ordmC
2
tf+tw
te=
2
10044+1018
te= =10112ordmC
2
Pentru zona de concentrare
Debitul de lichid
Lc=LmiddotD
Lc=2347middot2519= 5912Kmolh=00016Kmols
Debitul de vapori
Vc=(L+1)middotD
Vc=(2347+1)middot2519=8912Kmolh=000234Kmols
_
Mc=METOHmiddotXc+M2(1ndashX2)
XD+XF
Xc=
2
0431+0019
Xc= =0225kgKmol
2
Pagina 15 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
_
Mc=46middot0225+18middot0775=243KgKmol
Debitul masic de lichid
_
Gm liq=MmiddotLc=243middot000164=00398kgKmol
Debitul masic de vapori
_
Gm vap=McmiddotVc=243middot000234=005686kgs
Gm
Gv=
φ
φ=densitatea amestecului
Pentru faza lichida
1 ωі ( 1-ωі)
= +
φam φ1 φ2
φ1φ2mdashdensitatea etanolului respectiv a apei
ωі- fractia masica
Xc Mi 0225middot46
ωc= _ = =0425
Mc 243
Xe Mi
ωe= _
Me
1 0425 0575
= + = 000118
φc 72362 96377
φc=84745 kgmsup3
Pentru vapori _
To P M To P
φam= φo middot = middot middot
T Po 224 T Po
Pagina 16 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
PF+PD
Pc=
2
750+760
Pc= =775mmHg
2
Tc=To+Tc
Tc=273+9647=36947K
_
M=YcMETOH+(1-Yc)MH2O
αXc
Yc=
1+(α-1)Xc
86760225
Yc= =0715
1+(8676-1)0225
_
Mc=3802 KgKmol
3802 273 775
φc= = 1278Kgmsup3
224 36947 760
Pentru zona de epuizare
Le=Lc+F
Le=5912 +117849= 123761Kmolh=00343Kmolh
Ve=Vc=8431Kmolh=000234Kmols
_
Me=METOHmiddotXe+MH2O(1-Xe)
XF+Xw 0019+001
Xe= = =00145
2
_
Me=46middot00145+18middot0986=18392KgKmol
Pagina 17 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
_
Gm liq=Memiddot Le=18392middot00343=063084Kgs
_
Gm vap=MemiddotVe=18392middot000234=004303Kgs
1 ωe (1-ωe)
= +
φe φETOH φH2O
Xe Mi 0014546
ωe= _ = =0036
Me 18392
1 0036 0964
= + = 000105
φe 71781 95993
φe=94841kgmsup3
PF+Pw
Pe = Me=21164KgKmol
2
790+820
Pe = =805mmHg
2
Te=273+10112=37412
21164 273 805
φe= =0730Kgmsup3
224 37412 760
Zona de concentrare Zona de epuizare
liq vapori liq vapori
LV(Kmolh) 5912 8431 123761 8431
LV(Kmols) 000164 000234 00343 000234
Gm(kgs) 00398 008896 063084 004952
Gv(msup3s) 0000046 00696 000066 00678
Pagina 18 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Zona de concentrare
Determinarea diametrului coloanei
In vederea dimensionarii talerului este necesar sa se calculeze diametrul coloanei
Pentru o distanta intre talere H=03m din figura (III6) pentru valoarea raportului
φg 1278 -3
= = 000150=15middot10 viteza in coloane cu talere W=079ms
φe 84745
Pentru talere perforate viteza de lucru va fi
W=80-90 W max
Wmax=079135=10665ms
85
Wlucru= 10665=0906ms
100
Diametrul coloanei va fi
425056
dc= 46v = =0312m
πw 31418363600
Se standardizeazadc=03m
Recalculam viteza
46v
W= =0985ms
Π dcsup2
b)Calculul suprafetei efective a talerului
Suprafata ocupata de un deversor se calculeaza cu relatia
dcsup2 πα
Sd= ( -sin )
180
unde α este unghiul la centru corespunzator coardei deversorului
α b
=arcsin
dc
b este lungimea progului de deversare
b=(06divide08)dc
Se alege b=06middotdc =06middot03=018
Pagina 19 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
α = arcsin 018 =arcsin 06harrα=7374degC
03sup2 314middot7374
Sd= ( ndashsin 7374)=000367msup2
180
Suprafata efectiva a talerului va fi
_
Vdcsup2 314∙03sup2
St=Ac-25d= ndash25d = ndash 2∙000367=006331msup2
2 4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului Viteza gazului in orificiile
talerului trebuie sa fii mai mare decat viteza critica la care lichidul curge prin perforatii
Viteza minima a gazului
Wmin=067 g middot φe he
sect φg
g-acceleratia gravitationala ms
sect-coeficient de rezistenta
φgφe- densitatea lichidului respectiv gazului kgmsup3
he- inaltimea suspensiei pe talerm
h1
he= hp +
13k
hp- este inaltimea pragului de deversare m
k-raportul dintre densitatea spumei si lichidului(k=05)
ndash3 L ⅔
h1=C1middotC2middot10
b
C1-coeficientul ce depinde de forma placii deversoare (C1=28divide38 pentru placa
plana)
C2- coeficient adimensional determinat din figura III7
L-debitul de lichid care trece pe taler msup3 h
Pagina 20 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
L 01656
= =1204
25 25
b 018 din figura III7 se alege C2=101
b
=06
dc
-3 01656 ⅔ ndash3
h1=25middot101middot10 =26 ∙10 m
018
ndash3
ndash2 26∙10
he= 25middot10 + =0029 m
13∙05
ndash2
(k=05hp=25∙10 m)
Viteza minima in orificii va fi
Wmin=067 981 ∙ 84745 ∙0029 =682ms
182 1278
(sect=182)
Viteza gazului in orificiile talerului
100A
Wo=W
Stmiddotφ
St - suprafata activa a talerului msup2
φ- sectiunea libera a orificiilor talerului ()
W- viteza gazului in coloana ms
πdosup2
φ= 100 _
2radic3 tsup2
t=pasul dintre doua orificii
t=(25divide5)do
t=3middot2=6mm=6middot10ˉ sup3m
Pagina 21 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
100π(210ˉ sup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3(6middot10ˉsup3)sup2
314middot03sup2
Wo=0985 100 4 =1091ms
006331middot1007
Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler
he= hus+hσ+hst
ht-caderea totala de presiunem
hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm
hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim
hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm
sectwosup2φg 1821091sup2middot1278
hus= = =0016m
2gφe 2middot981middot84745
hσ= 4σe
138doφeg
σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm
hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m
138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981
hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m
ht=0016+000864+001885=004349m
Hge(18divide2)ht
H-distanta dintre talere
03gt0000769 adevarat
B zona de epuizare
determinarea diametrului coloanei
φg 0730 ndash4
= =0000769=769middot10
φe 94841
H= 03m
Pagina 22 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms
Viteza de lucru
85
Wlucru= (095135)=109ms
100
424408
dc= =028m
3143600109
Se standardizeaza dc=03m
Se calculeaza viteza w=0959ms
dcsup2 314α
Sd= ( ndashsinα)
8 180
α = b
dc
b=06dc=0603=018m
b 018 α
= =06 = arcsin06 α=7374ordm
dc 03 2
032 314middot7374
Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2
180
314∙03sup2
St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2
4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului
g φe
Wmin=067 middot middothe
sect φg
h1
he=hp+
13k
L 2376
Pentru = =172848
Pagina 23 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
25 25
b 018 C2=125
b
=06
dc
1921middot10ˉsup3
he=25middot10ˉsup2 + =0034m
13middot05
L ⅔ 2376 ⅔
h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m
b 018
981 94841
Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms
182 0730
t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m
100314 (210ˉsup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2
πmiddot03sup2
wo=0959middot 100 middot 4
006331middot1007
wo=1062ms
Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler
Ht=hus+hσ+hst
sectWosup2φ 18210620730
hus= = =0000758m
2gφe 298194841
4σe 4579710ˉsup3
hσ = = = 000903m
138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981
hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m
Pagina 24 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
ht=005207m
Hge(18divide2)ht
03gt0093 conditia se verifica
Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa
Zone de concentrare
a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia
XII57
05 072 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga
Ga= criteriul lui Galilui
Re=criteriul lui Reynolds
Sh= criteriul lui Sherwood
Sc= criteriul lui Schmidt
Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de
Gilliland(XII9) 23
ndash7 T 1 1
DA-B= 43 middot10 +
113 113 sup2 MA MB
P VA +VB
DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s
Tmdashtemperatura absoluta k
Pmdashpresiunea absoluta totala atm
Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)
MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor
VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol
VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol
23
ndash7 36946 1 1 ndash7
DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s
1019 194⅓ +638⅓ 18 46
Pagina 25 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
tc=9647ordmC Tc=36947k
Pc=775mmHg Pc=1019 atm
η
Sc=
φD
η=vascozitatea amestecului da P
φ=densitatea amestecului kgmsup3
ndash5
117middot10
Sc= =0478
ndash7
19121∙10∙1278
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4∙6v 4middot25056
W= = = 098ms
3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2
wmiddothstmiddotφ 0980018851278
Re= = =201782
ndash5
η 11710
ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5
Ga= = ndash5 =783middot10
η sup2 117middot10 sup2
05 072 024 05 072 5 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688
Coeficientul kg rezulta ndash7
ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600
Kg= = = 1084133mh
Hst 001885
Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se
utilizeaza relatia
Kmol 1 273 m 1 273
Pagina 26 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
= middot middot = middot
1084133=35761kmolmsup2hDy
msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia
XII59
05 11 024middotμ-1
Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga
hst
Γ= este un simplex geometric
hs
Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13
ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7
D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s
⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓
η VAndash Vo 116910 638 - 8
ηmdashvascozitatea P
Vomdashconstanta caracteristica a lichidului
ndash5
η 116910
Sc= = ndash5 = 01107
φD 124510∙84745
We∙hst∙φe 6e
Re= We=
ηe 3600St
ndash4
726510 00188584745
Re= ndash5 =99245
1169∙10
01656 ndash4
We= = 7265∙10 ms
Pagina 27 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
3600 ∙006331
g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2
Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm
ηsup2 1169middot10
05 11 024 -1 05 11 024 -1
Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386
Coeficientul ke ndash7
ShmiddotD 20540386middot1245middot10
Ke= = =4885mh
hst 001885
Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84
Kmol φв m
=
msup2middothDx Mв h
Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol
φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3
Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx
B Zona de epuizare
Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz
Coeficientul de difuziune este
ndash7 Tsup3sup2 1 1
DAB=4310 +
P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB
ndash7 ndash7
DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s
1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46
te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm
ndash5
Pagina 28 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η 12110
Sc= = ndash7 =088
φD 07301874510
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4Gv 4middot24408
W= = =0959ms
3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2
095middot003546middot0730
Re= ndash5 =203235
121middot10
981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5
Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10
121middot10
Sh=480082
Sh∙D
Kg= =9136179mh
Hst
1 273
Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy
224 37412
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid
ndash7 T ndash7
D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s
η(VA⅓ndash Vo⅓)
Ge
We= =001042ms
3600St
We hst φ
Re= =8612215
Pagina 29 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η
Ga=2376310sup1sup2
Sh=1597218683
micro= hst =0681
ht
Sh D
ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx
hst
Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49
1
kg=
m
kg + ke
m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)
dy α
m= = mc =1166 me=7025
dx (1+(α-1)x)sup2
c 1
kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy
1 1166
+
35761 170368837
e 1
kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx
1 7025
+
29762 3029445957
Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale
La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se
determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se
calculeaza cu relatia XIV39
Pagina 30 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Kg St
__ __
AB=BCmiddot Gv
Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este
prezentata in figura IV2
__ __
AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare
__ __
AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare
__ __
X=035 AB=44 BC=03
__ __
X=038 AB=42 BC=028
__ __
X=03 AB=47 BC=032
__ __
X=02 AB=51 BC=034
__ __
X=01 AB=49 BC=033
__ ___
X=05 AB=27 BC=018
__ ___
X=001 AB=17 BC=018
Din figura N2 se obtine
NTR=5
Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare
Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de
Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru
vapori
Π dsup2 stut
Gv=wmiddotA=w
Pagina 31 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4
46v
d=
πw
1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms
400696
d= =0066m=66mm
31420
Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms
2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms
Gv=LxD=234700007=0001642kmols
(GmMc) 0001642243
Gv= = =0000047msup3s
φ 84745
d=00044m=44mm
Standardizarea dext=25mm dint=9mm
Se recalculeaza vitezaw=073ms
3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid
F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg
1 ω1 (1-ω1) __
= + ω1=XFMMF
φam φ 1 φ2
φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s
Se alege w=3ms
d=00164m=164mm
Standardizarea dext =25mm dint=16mm
Se recalculeaza viteza w=318ms
4 Stutul de evacuare rapida
V coloana=Vcil+Vsfera
Consideramcoloana plina cu apa
Pagina 32 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute
Volumul de lichid
Debitul de golire=
Timp de golire
Π dsup3 314middot03sup3
V sfera = = =0014msup3
6 6
Vcilindru=Hcilindru πdsup24
Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He
Hc=2H+r =2middot03+015=075m
He=3H+r =3middot03+015=105m
Ht=(5-1)middot03+075+105=3m
Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m
Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3
4
Vcoloana=019+0014=0204msup3
Debitul de golire=0204600=0000341msup3s
Se alege w=3ms
d=0012m=12mm
Standardizare dext=25mm dint=17mm
Se calculeaza viteza w=29ms
6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare
Se alege w=20ms
d=00657m=657mm
Standardizare dext=76mm dint=66mm
Se recalculeaza viteza w=198ms
44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare
Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul
unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza
debitul
Pagina 33 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT
montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA
Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic
astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit
Reglare compozitiei si debitului de reflux
Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza
prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie
de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul
de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand
constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei
distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux
ramanand constant
Reglarea nivelului lichidului din blaz
Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin
intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care
comanda ventilul situat inainte de refierbator
Reglarea concentratiei de blaz
Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in
comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra
echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in
coloana
Pagina 34 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
CAPITOLUL 5
DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA
51 Bilantul termic al schimbatorului
G2T2rdquo
G1=W=11534 kmolh
G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm
t1rdquo=40ordmC
G2t2rsquo
G2-debitul fluidului de racire
t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC
Calculul debitului de apa de racire
Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula
prin tevi
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)
Q-fluxul termic w
C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd
Temperatura medie a amestecului este
t1rsquo+t1rdquo 1018+40
tm= = =709ordmC
2 2
Temperatura medie a apei
28+38
tm= =33ordmC
2
Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol
W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs
Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd
G1C1(t1rsquo-t1rdquo)
G2= =1295137kgh=359kgs
C2(t2rdquo-t2rsquo)
Pagina 35 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)
Calculul preliminar al fortei motrice
Dtrsquo-Dtrdquo
Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo
Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo
ln
Dtrdquo
52 Predimensionarea schimbatorului de caldura
Q=KA Dtm
K=coeficientul total de transfer de caldura
A=aria suprafetei de transfer termic
Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta
Q 15033323
A= = =969msup2
K Dtm 500middot31
Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane
A=905 L=4000mm De=99mm
n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm
53 Verificarea ariei de transfer termic
a)Alegerea ecuatiei de transfer termic
Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de
caldura
-pentru fluidul ce circula prin tevi
W1 d φ1 4G1
Re= W1=
η1 3600 φ1 π dsup2m
Re1018ordmC=1186129
Re40ordmC=674144
-pentru fluidul ce circula printre tevi
w2 d φ2 4G2 d
Re= =
η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2
Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606
Pagina 36 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim
turbulent)
Criteriul Reynolds
4G1
Re= Re709ordmC=935752
3600πn d η1
Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32
08 04
Nn=0023RemiddotPr
Cp η
Pr=
λ
Cpam709ordmC=415399Jkggrd
ndash4
ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s
λam709ordmC=06702wmgrd
Pr=259
Nn=5057
Nn λ
α1= =10044wmsup2grd
d
c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi
Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)
06 03 η 014
Nn=Cre Pr
Ηp
-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma
06
C=116 d echin Dn-nsup2dsup2
dechin= =0057
Dn+nmiddotd
C=0209
Pagina 37 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4 G2d
Re= =7511914
3600π(Dsup2-ndsup2)η2
ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots
λh2o33ordmC=066wmgrd
Pr=496 -014
Nn=14336(ηp)
Nn λ2 -014
α2= =24899(ηp)
d
d)Calculul coeficientului total de transfer termic
Se utilizeaza ecuatia VIII9
1
K=
1 δp 1 1
+ +sum +
α1 λp i=1 αci α2
α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd
δ-grosimea peretelui tevii m
λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd
αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam
Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este
r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1
Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua
fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua
fete ale peretelui (tevii) tp1tp2
tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din
egalitatile
tp1 fluxului termic unitar prin cele trei
straturi
Tp2 tm2
Pagina 38 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)
tp1=293+095tp2
-014 -33
k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)
Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari
Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)
Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC
ηp=000118cp
1
K= =57315wmsup2grd
-5 1
+000055+43middot 10 +
10044 6399043
e)Calculul fortei motrice
Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se
recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)
DTmrsquo=FDtm
F-factor de corectie(Flt1)
In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)
t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo
P= =0156 R= =618
t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo
-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie
F=095
Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC
f)Determinarea suprafetei de transfer termic
Q
A= = 89msup2
KmiddotDtrsquom
Amc=89msup2ltAdisp=969msup2
Schimbatorul are o rezerva de 88
Calculul mecanic sumar si hidrodinamic
a)Calculul mecanic sumar
Pagina 39 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Dimensionarea stuturilor
G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv
d=
πw
G1trdquo1(2)
G2t2rdquo
(1)Stut de intrare amestec
G1=w=210841kgh=05856kgs
1 ω1 ω2
= +
φam φ1 φ2
1 0025 0974
La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3
φam 71693 95935
La 40ordmC φam=98754kgmsup3
05856
G1= =0000614msup3s(1018ordmC)
95225
05856
G1= =0000592msup3s(40ordmC)
98754
W=3ms
4middot0000614
d1= = 0016m
314middot3
Standardizare dext=25mm dint=16mm
Viteza recalculata w=305ms
(2)Stut de iesire amestec
d2= 4middot0000592
Pagina 40 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
314middot3 =00158m
Standardizare dext=25mm dint =16mm
Viteza recalculata w=294ms
(3) Stut de intrare apa
G2= 1295137kgh=359kgs
359
G2= =0003604msup3s (28ordmC)
99607
359
G2= =000361msup3s(38ordmC)
99419
d3= 4middot0003604 =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=301ms
Stut de iesire apa
4middot000361
D4= =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=302ms
Stut de aerisire
dext=32mm dint=25mm
Greutatea schimbatorului in functionare
Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace
Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi
Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg
4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3
Pagina 41 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Vcapace= = = = 001413msup3
3 6 6
Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg
πdsup2 intmiddotL
Vteava=πRsup2L= =000362msup3
4
Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg
V=Vmanta-Vtevi=01919msup3
Mapa=1413+72596+19191=27863kg
Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori
Mstut=10kg
Mcapace=Vmiddotφotel=911kg
dextmantasup3-dintmantasup3
V=34π =000116msup3
8
Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg
Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3
Mpereti despartitori=3kg
Mtevi =14197kg
V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3
Mplaci tubulare =2862kg
Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3
Mmetal=31259kg
G=mapa+mmetal=59122kg
G=59122middot981=579KN
Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600
B=255C=450K=25L2=625)
Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)
Caderea de presiune prin frecare(Dpf)
Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ
Pagina 42 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
CAPITOLUL 2
JUSTIFICAREA TEMEI PROIECTULUI A
SOLUTIILOR SI METODELOR DE CALCUL ALESE
Hidroliza enzimatica a amidonului din cereale si cartofi au aplicatii intense in
fabricarea alcoolului si a berii Ambele fabricatii sunt inrudite diferenta fiind aceea ca in
cazul berii materia prima de la care se pleaca este orzul In ambele fabricatii se zaharifica
intai amidonul din cereale sau cartofi cu amiloza de regula din orz incoltit Temperatura
optima a acestei operatii este 55-65degC iar durata 20 minute Se obtine 70-80 maltoza si
20-30 dextrina
La fabricarea alcoolului solutia de maltoza si dixtrina rezultata din operatia de
zaharificare se fermenteaza direct fara afi incalzita Drojdia de bere adaugata pentru
producerea fermentatiei contine si enzime de duorificare care rup legaturile 16 din dextrine
punand la dispozitia amilozei doxtrine neramificate pe care aceasta le hidrolizeaza cantitativ
la maltoza aceasta este apoi hidrolizata de α-glucozidoza (maltoza) din drojdie la glucoza In
modul acesta aproape intregul material este adus intr-o forma fermentabila
Fermentatia alcoolica este un proces anaerob prin care glucidele fermentescibile sunt
metabolizate prin reactii de oxidoreducere sub actiunea echipamentului al drojdiei in
produsi principali (alcool etilic CO2) si produsi secundari (alcooli superiori acizi aldehide)
Agentii tipici ai fermentatiei alcoolice sunt drojdiile genului Saccharomyces care prin
fermentarea glucidelor pot sa produca mai mult de 8deg ETOH
Pentru a putea fi folosite in practica drojdiile genului Saccharomyces sunt
studiate si selectionate in functie de unele proprietati care le recomanda penrtu
utilizarea industriala cum ar fi
-puterea alcooligena care se refera la concentratia mare de alcool ce se poate
acumula cand in mediu exista zahar in exces
-alcoolorezistenta care se refera la capacitatea drojdiei de a continua fermentatia la
cresterea concentratiei de alcool deoarece ETOH poate actiona ca un denaturant al
proteinelor si produce inactivarea enzimelor sensibile
-capacitatea de floculare si pulvembuta proprietati datorate structuri peretelui celular
si modificari de pH si rH din timpul fermentatiei
-asmotolerantei care se refera la capacitatea drojdiilor de a produce fermentatie in
mediu cu concentratie crescuta de zahar
-frigofilia
Pagina 2 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Fermentatia alcoolica in conditii industriale foloseste substraturi naturale bogate in
glucide fementescibile iar viteza de fermentatie a glucidelor in produsi primari si secundari
este dependenta defactori biologici dependenti de microagentii fermentarii si factori fizico-
chimice dependenti de compozitia mediului supus fermentari si mediului ambiant
Datorita importantei pe care o prezinta ETOH de fermentare in practica industriala in
afara glucidelor fermentescibile se pot folosi substraturi naturale ce contin poliglucide care
sunt hidrolizate pe cale chimica si enzimatica pana la formarea glucidelor fermentescibile
Pagina 3 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
CAPITOLUL 3
PROPRIETATILE FIZICE ALE COMPONENTILOR AMESTECULUI SI DATE
DE ECHILIBRU LICHID-NAPORI
EtOH vapori
Temperatura(degC
)
0degC 100degC 200degC 300degC 400degC
C(KcalKggrd) 032 0403 048 0554 0624
Ή(cP) 00079 00108 00137 00167 00197
Λ(Kcal
mhgrd)
0011 00198 00302 0043 00574
Temperatura(deg
C)
20 40 60 80 100 120
Tens
iune
a
supe
rfici
ala
dyn
cm1
0sup3=
Nm
ETOH 223 206 19 173 155 134
H2O 728 697 662 626 589 549
Temperatura(deg
C)
20 40 60 80 100 120
rETOH(kcal
kg)
218 215 210 203 194 182
H2Omiddot10 sup3־ (Jkg) 24482 2403 23569 2310 2260 2207
Temperatura(deg 20 40 60 80 100 120
Pagina 4 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
C)
Cp(kcalkg) 0593 0648 0708 0769 0839 0909
λ(kcalmmiddothmiddotgrd) 0145 0144 0142 0141 0139 0137
ή(Cp) 119 0825 0591 0435 0326 0248
φ(kgmsup3) 789 772 754 735 716 693
t(degC) 20 40 60 80 100
Cp(J
kgmiddotgrd)
4182 4175 4181 4194 4211
ή(kgmmiddots) 9934middot10ˉ5 658middot10ˉ5 4716middot10ˉ5 352middot10ˉ5 2775middot10ˉ5
λ(Wmmiddotgrd) 0597 0633 0658 0673 0682
Pr 7 43 3 225 175
φ(kgmsup3) 9982 9922 9832 9818 9584
APA
VAPORI
t(degC)
0 100 200 300 400
ή(Cp) 00085 00123 00161 00198 00232
Date de
echilibru
lichid-vapori
x(molETOH
)
0 19 721 966 1238 1661 2337
y(molETOH
)
0 17 3891 4375 4704 5089 5445
x(molETOH
)
3273 3965 5079 5732 6763 7472 8943
y(molETOH
)
5826 6122 6564 6841 7385 7815 8943
Pentru calculul presiuni de saturatie a vaporilor unui lichid pur se foloseste ecuatia
Antoine
LgPn= A-__B___ Pn=presiunea de vapori
t+c t= temperatura in
degC
A B C
Pagina 5 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Denumirea
substantei
APA 796681 168821 228
Alcool etilic 804494 15543 22265
σ =a+bt
φ =a+bt+ctsup2
λ=a+bt+ctsup2
Cp =a+bt+ctsup2+dtsup3
ή=at
r=a+bt+ctsup2
Proprietati de amestec
σam= sum σiexclxiexcl=xiexclσiexcl+x2σ2=x1σ1+(1-x1)σ1
_1__=_ω1__+_ω2___
φam φ1 φ2
λam=x1+λ1+x2λ2
cpam=ω1cp1+ω2cp2
lnήam=x1lnή1+x2lnή2
ram=ώ1r1+ώ2r2
CAPITOLUL 4
DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A COLOANEI DE RECTIFICARE
41Bilantul de materiale al instalatiei de rectificare
Ecuatia de bilant de material este
F=W+D
FmiddotXF=WXw+DXD
In care F-debitul de alimentare al
Coloanei (kmolh)
W-debitul de reziduri
Pagina 6 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
D-debitul de distilat
Xfractia morala a componentului molatil
ΜD
XD=ωDmdashmdash
Mi
ωd=fractia masica(kmolkg amestec)
XD=066middot (XDmiddot46+18-18XD)
macrmacrmacrmacrmacr46macrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacr
XD=0431
GmD=1800+10middotn=1800+10middot2=1820kgzi=7583kgh
_
MD=0431middot46+(1-0431)middot18=30068KGKmol
GmD 7583 ndash4
D=mdashmdashmdash= mdashmdashmdashmdash=252Kmolh=7middot10 Kmols
ndash 30068
MD
ΩF=005+0001n
ΩF- se numeste raport masic
ΩF=005+0001middot2=0052Kg alcoolKmol
ndash
ΩF MF
XF= mdashmdashmdash∙mdashmdashmdash
1+ΩF Mi
XF=0019
ndash
MF=XF∙M ETOH+(1+XF)∙MH2O
Pagina 7 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
ndash
MF= 0019∙46+(1-0019)∙18=18532kgKmol
F=D+W
FXF=DXD+WXW
F=2519+W
Fmiddot0019=2519middot0431+Wmiddot001
ndash4
F=117849Kmolh=327middot10 Kmols
ndash3
W=11533Kmolh=3203∙10 Kmols
ndash
Mw=Xw∙METOH+(1-Xw)∙MH2O
ndash
Mw=001∙46+(1-001)∙18=1828KgKmol
ndash
Gmw=Mw∙W=1828∙11533=2108232Kgh
ndash
Gmw=MF∙F
GmF=18532∙117849=2183972Kgh
42 Determinarea numarului de talere reale
421 Calculul reflexsului minim si a numarului minim de talere
Dimensionarea tehnologica a coloanelor de rectificare consta in determinarea
prin calcul a diametrului coloanei si a numarului de talere reale
Aceste marimi depind atat de conditiile de operare impuse( debit de alimentare
distilat reziduri compozitia fiecarei faze) determinate cu ecuatiile de bilant de materiale cat
si de intensitatea transferului de masa
Pagina 8 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reflexul coloanelor de rectificare
Reflexul minim pentru amestecuri binare se determina cu relatia
Lmin XDndashyF
mdashmdashmdashmdash = mdashmdashmdashmdash
Lmin+1 XDndashXF
Lmin 0431-017
mdashmdashmdashmdash = mdashmdashmdashmdashmdash = 0633
Lmin+1 0431-0019
Lmin=1967KmoliKmolD
Lmin este refluxul minim
VF este fractia molara a componentului nolatil in faza de vapori corespunzatoare
compozitiei XF
Atunci cand coloana opereaza la reflux total numarul de talere este minim
Determinarea numarului de talere minim teoretice este prezentat in fig IV1
Numarul minim de talere teoretice este 2
Calculul reflexului optim
Reflexul optim al unei coloane de rectificare se poate calcula cu relatia urmatoare
Loptim Nmin
mdashmdashmdash ndash1= 0192
Lmin Lmin
Lmin- reflexul minim KmolKmoli distilat
Nmin- numarul minim de talere teoretice
Pagina 9 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Loptim Nmin
mdashmdashmdash = 1+0192 mdashmdashmdash
Lmin Lmin
Loptim 2
mdashmdashmdash =1+0192
1967 1967
L=Loptim=2347 KmolKmol distilat
Determinarea grafica si analitica a numarului de talere teoretice
Pentru determinarea grafica a numarului de talere se foloseste metoda McCalu ndash
Thiele Numarul de talere teoretice este egal cu numarul treptelor liniei trasate intre curba de
echilibru a sistemului si cele doua linii de operare ale caror ecuatii sunt
L
-dreapta de concentrare Y-XD= (X-XD)
L+1
L+F
-dreapta de epuizare Y-Xw = (X-XD)
L+1
Pe diagrama de echilibru din figura IV2 se traseaza dreptele de concentrare si
epuizare care trec prin punctele de coordonate (XDXD) si (Xw Xw) si se intersecteaza pe
verticala in punctul X=XF Verticala din XF corespunde stari termice a alimentarii q=1
Ordonata punctului de intersectie se poate determina trasand pe curba de echilibru
dreapta de concentrare avand ordonata la origine data de relatia
XD
Yo =
L+1
0431
Yo= = 0128
2347 +1
Pagina 10 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
NNT=3
Determinarea NTT prin metoda analitica
L L
Xn-1 yn
Xn Yn+1
L este debitul de lichid descendent
V este debitul de vapori ascedent
Compozitia lichidului care paraseste un teler n se noteaza cu Xn iar pentru vapori cu
Yn
Intre Yn si Xn (daca este talerul teoretic) exista o relatie de echilibru relatia Fenske
α x
Y=
1+(α-1)x
α este volatilitatea relativa
P1
α=
P2
P1P2 sunt presiunile de vapori ale componentilor puri (1- ETOH 2- H2O)
Y 1-X
α=
X 1-Y
X
Y
-
f
u
0 001
9
0721 009
6
0123 016
6
023
3
032
7
039
6
05079 057
3
06763 07472 0894
Pagina 11 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
n
c
t
i
i
l
e
m
o
l
a
r
e
a
l
e
a
l
c
o
o
l
u
l
u
i
α
gt
Pagina 12 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
1
X
Y 0 017 03891 043
7
047 050
8
054
4
058
2
061
2
0656 068
4
07385 07815 0894
α _ 10
57
819 727 628 520 391 286 240 1
85
16
1
13
5
121 1
αc=8676
Pentru calculul analitic se porneste cu o relatie de echilibru
αxi
φi =
1+(α- 1)Xi
intre compozitia vaporilor ce intra pe talerul n si lichidul ce paraseste talerul n exista
urmatoarea relatie de operare
L XD
Yn+1= Xn +
L+1 L+1
Vaporii care ies pe la varful coloanei si au compozitia φ1 sunt condesati total ceea ce
inseamna ca lichidul ce iese din condensator au aceeasi compozitie Se repeta calculul pana
cand XnleXF
Y1=XD=0431
X1=080 XnleXF 08gt0019
Y2=0184
X2=0025 XnleXF 0025gt0019
Y3=0145
X3=0019 XnleXF 0019=0019
X4=0018
Y4=0141
XnleXF 0018lt0019 NTT=3
424 Calculul diametrului coloanei si calculul hidrodinamic al talerului
Pagina 13 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Calculul debitelor de lichid si de vapori din zona de concentrare si epuizare
Cunoscand presiunea la varful coloanei (pF) presiunea orientativa in alimentare
(pF)si in reziduri(pW) se determina tD tFsi tW
Bi
Ai-
P=sumXiPi=sumXi∙10 t+Ci
PF=790mmHg
BETOH BH2O
AETOH AH2O-
PF=XF∙10 t+CETOH +(1-XF)∙10 t+CH2O
Tf=10044ordmC
PD=760mmHg
1 Yi
=sum XD=YD=0431
PD Pi
1 YD (1-YD)
= +
PD AETOH BETOH AH2O BH2O
10 10
t+CETOH t+CH2O
1 0431 0569
= +
760 804494 15543 796681 166821
10 10
t+22265 t+228
tD= 925ordmC
PW=820mmHg
BETOH BH2O
AETOHndash AH2Ondash
t+CETOH t+CH2O
Pagina 14 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Pw=Xwmiddot10 +(1ndashXw)∙10
15543 16682
804494ndash 796681ndash
t+22265 t+228
820=001∙10 + 099∙10
tw=101ordmC
Temperaturile medii in zona de concentrare si epuizare sunt
tD+tF
tc=
2
925+10044
tc= =9647ordmC
2
tf+tw
te=
2
10044+1018
te= =10112ordmC
2
Pentru zona de concentrare
Debitul de lichid
Lc=LmiddotD
Lc=2347middot2519= 5912Kmolh=00016Kmols
Debitul de vapori
Vc=(L+1)middotD
Vc=(2347+1)middot2519=8912Kmolh=000234Kmols
_
Mc=METOHmiddotXc+M2(1ndashX2)
XD+XF
Xc=
2
0431+0019
Xc= =0225kgKmol
2
Pagina 15 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
_
Mc=46middot0225+18middot0775=243KgKmol
Debitul masic de lichid
_
Gm liq=MmiddotLc=243middot000164=00398kgKmol
Debitul masic de vapori
_
Gm vap=McmiddotVc=243middot000234=005686kgs
Gm
Gv=
φ
φ=densitatea amestecului
Pentru faza lichida
1 ωі ( 1-ωі)
= +
φam φ1 φ2
φ1φ2mdashdensitatea etanolului respectiv a apei
ωі- fractia masica
Xc Mi 0225middot46
ωc= _ = =0425
Mc 243
Xe Mi
ωe= _
Me
1 0425 0575
= + = 000118
φc 72362 96377
φc=84745 kgmsup3
Pentru vapori _
To P M To P
φam= φo middot = middot middot
T Po 224 T Po
Pagina 16 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
PF+PD
Pc=
2
750+760
Pc= =775mmHg
2
Tc=To+Tc
Tc=273+9647=36947K
_
M=YcMETOH+(1-Yc)MH2O
αXc
Yc=
1+(α-1)Xc
86760225
Yc= =0715
1+(8676-1)0225
_
Mc=3802 KgKmol
3802 273 775
φc= = 1278Kgmsup3
224 36947 760
Pentru zona de epuizare
Le=Lc+F
Le=5912 +117849= 123761Kmolh=00343Kmolh
Ve=Vc=8431Kmolh=000234Kmols
_
Me=METOHmiddotXe+MH2O(1-Xe)
XF+Xw 0019+001
Xe= = =00145
2
_
Me=46middot00145+18middot0986=18392KgKmol
Pagina 17 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
_
Gm liq=Memiddot Le=18392middot00343=063084Kgs
_
Gm vap=MemiddotVe=18392middot000234=004303Kgs
1 ωe (1-ωe)
= +
φe φETOH φH2O
Xe Mi 0014546
ωe= _ = =0036
Me 18392
1 0036 0964
= + = 000105
φe 71781 95993
φe=94841kgmsup3
PF+Pw
Pe = Me=21164KgKmol
2
790+820
Pe = =805mmHg
2
Te=273+10112=37412
21164 273 805
φe= =0730Kgmsup3
224 37412 760
Zona de concentrare Zona de epuizare
liq vapori liq vapori
LV(Kmolh) 5912 8431 123761 8431
LV(Kmols) 000164 000234 00343 000234
Gm(kgs) 00398 008896 063084 004952
Gv(msup3s) 0000046 00696 000066 00678
Pagina 18 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Zona de concentrare
Determinarea diametrului coloanei
In vederea dimensionarii talerului este necesar sa se calculeze diametrul coloanei
Pentru o distanta intre talere H=03m din figura (III6) pentru valoarea raportului
φg 1278 -3
= = 000150=15middot10 viteza in coloane cu talere W=079ms
φe 84745
Pentru talere perforate viteza de lucru va fi
W=80-90 W max
Wmax=079135=10665ms
85
Wlucru= 10665=0906ms
100
Diametrul coloanei va fi
425056
dc= 46v = =0312m
πw 31418363600
Se standardizeazadc=03m
Recalculam viteza
46v
W= =0985ms
Π dcsup2
b)Calculul suprafetei efective a talerului
Suprafata ocupata de un deversor se calculeaza cu relatia
dcsup2 πα
Sd= ( -sin )
180
unde α este unghiul la centru corespunzator coardei deversorului
α b
=arcsin
dc
b este lungimea progului de deversare
b=(06divide08)dc
Se alege b=06middotdc =06middot03=018
Pagina 19 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
α = arcsin 018 =arcsin 06harrα=7374degC
03sup2 314middot7374
Sd= ( ndashsin 7374)=000367msup2
180
Suprafata efectiva a talerului va fi
_
Vdcsup2 314∙03sup2
St=Ac-25d= ndash25d = ndash 2∙000367=006331msup2
2 4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului Viteza gazului in orificiile
talerului trebuie sa fii mai mare decat viteza critica la care lichidul curge prin perforatii
Viteza minima a gazului
Wmin=067 g middot φe he
sect φg
g-acceleratia gravitationala ms
sect-coeficient de rezistenta
φgφe- densitatea lichidului respectiv gazului kgmsup3
he- inaltimea suspensiei pe talerm
h1
he= hp +
13k
hp- este inaltimea pragului de deversare m
k-raportul dintre densitatea spumei si lichidului(k=05)
ndash3 L ⅔
h1=C1middotC2middot10
b
C1-coeficientul ce depinde de forma placii deversoare (C1=28divide38 pentru placa
plana)
C2- coeficient adimensional determinat din figura III7
L-debitul de lichid care trece pe taler msup3 h
Pagina 20 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
L 01656
= =1204
25 25
b 018 din figura III7 se alege C2=101
b
=06
dc
-3 01656 ⅔ ndash3
h1=25middot101middot10 =26 ∙10 m
018
ndash3
ndash2 26∙10
he= 25middot10 + =0029 m
13∙05
ndash2
(k=05hp=25∙10 m)
Viteza minima in orificii va fi
Wmin=067 981 ∙ 84745 ∙0029 =682ms
182 1278
(sect=182)
Viteza gazului in orificiile talerului
100A
Wo=W
Stmiddotφ
St - suprafata activa a talerului msup2
φ- sectiunea libera a orificiilor talerului ()
W- viteza gazului in coloana ms
πdosup2
φ= 100 _
2radic3 tsup2
t=pasul dintre doua orificii
t=(25divide5)do
t=3middot2=6mm=6middot10ˉ sup3m
Pagina 21 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
100π(210ˉ sup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3(6middot10ˉsup3)sup2
314middot03sup2
Wo=0985 100 4 =1091ms
006331middot1007
Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler
he= hus+hσ+hst
ht-caderea totala de presiunem
hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm
hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim
hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm
sectwosup2φg 1821091sup2middot1278
hus= = =0016m
2gφe 2middot981middot84745
hσ= 4σe
138doφeg
σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm
hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m
138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981
hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m
ht=0016+000864+001885=004349m
Hge(18divide2)ht
H-distanta dintre talere
03gt0000769 adevarat
B zona de epuizare
determinarea diametrului coloanei
φg 0730 ndash4
= =0000769=769middot10
φe 94841
H= 03m
Pagina 22 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms
Viteza de lucru
85
Wlucru= (095135)=109ms
100
424408
dc= =028m
3143600109
Se standardizeaza dc=03m
Se calculeaza viteza w=0959ms
dcsup2 314α
Sd= ( ndashsinα)
8 180
α = b
dc
b=06dc=0603=018m
b 018 α
= =06 = arcsin06 α=7374ordm
dc 03 2
032 314middot7374
Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2
180
314∙03sup2
St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2
4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului
g φe
Wmin=067 middot middothe
sect φg
h1
he=hp+
13k
L 2376
Pentru = =172848
Pagina 23 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
25 25
b 018 C2=125
b
=06
dc
1921middot10ˉsup3
he=25middot10ˉsup2 + =0034m
13middot05
L ⅔ 2376 ⅔
h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m
b 018
981 94841
Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms
182 0730
t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m
100314 (210ˉsup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2
πmiddot03sup2
wo=0959middot 100 middot 4
006331middot1007
wo=1062ms
Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler
Ht=hus+hσ+hst
sectWosup2φ 18210620730
hus= = =0000758m
2gφe 298194841
4σe 4579710ˉsup3
hσ = = = 000903m
138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981
hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m
Pagina 24 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
ht=005207m
Hge(18divide2)ht
03gt0093 conditia se verifica
Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa
Zone de concentrare
a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia
XII57
05 072 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga
Ga= criteriul lui Galilui
Re=criteriul lui Reynolds
Sh= criteriul lui Sherwood
Sc= criteriul lui Schmidt
Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de
Gilliland(XII9) 23
ndash7 T 1 1
DA-B= 43 middot10 +
113 113 sup2 MA MB
P VA +VB
DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s
Tmdashtemperatura absoluta k
Pmdashpresiunea absoluta totala atm
Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)
MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor
VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol
VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol
23
ndash7 36946 1 1 ndash7
DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s
1019 194⅓ +638⅓ 18 46
Pagina 25 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
tc=9647ordmC Tc=36947k
Pc=775mmHg Pc=1019 atm
η
Sc=
φD
η=vascozitatea amestecului da P
φ=densitatea amestecului kgmsup3
ndash5
117middot10
Sc= =0478
ndash7
19121∙10∙1278
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4∙6v 4middot25056
W= = = 098ms
3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2
wmiddothstmiddotφ 0980018851278
Re= = =201782
ndash5
η 11710
ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5
Ga= = ndash5 =783middot10
η sup2 117middot10 sup2
05 072 024 05 072 5 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688
Coeficientul kg rezulta ndash7
ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600
Kg= = = 1084133mh
Hst 001885
Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se
utilizeaza relatia
Kmol 1 273 m 1 273
Pagina 26 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
= middot middot = middot
1084133=35761kmolmsup2hDy
msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia
XII59
05 11 024middotμ-1
Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga
hst
Γ= este un simplex geometric
hs
Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13
ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7
D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s
⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓
η VAndash Vo 116910 638 - 8
ηmdashvascozitatea P
Vomdashconstanta caracteristica a lichidului
ndash5
η 116910
Sc= = ndash5 = 01107
φD 124510∙84745
We∙hst∙φe 6e
Re= We=
ηe 3600St
ndash4
726510 00188584745
Re= ndash5 =99245
1169∙10
01656 ndash4
We= = 7265∙10 ms
Pagina 27 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
3600 ∙006331
g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2
Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm
ηsup2 1169middot10
05 11 024 -1 05 11 024 -1
Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386
Coeficientul ke ndash7
ShmiddotD 20540386middot1245middot10
Ke= = =4885mh
hst 001885
Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84
Kmol φв m
=
msup2middothDx Mв h
Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol
φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3
Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx
B Zona de epuizare
Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz
Coeficientul de difuziune este
ndash7 Tsup3sup2 1 1
DAB=4310 +
P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB
ndash7 ndash7
DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s
1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46
te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm
ndash5
Pagina 28 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η 12110
Sc= = ndash7 =088
φD 07301874510
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4Gv 4middot24408
W= = =0959ms
3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2
095middot003546middot0730
Re= ndash5 =203235
121middot10
981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5
Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10
121middot10
Sh=480082
Sh∙D
Kg= =9136179mh
Hst
1 273
Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy
224 37412
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid
ndash7 T ndash7
D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s
η(VA⅓ndash Vo⅓)
Ge
We= =001042ms
3600St
We hst φ
Re= =8612215
Pagina 29 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η
Ga=2376310sup1sup2
Sh=1597218683
micro= hst =0681
ht
Sh D
ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx
hst
Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49
1
kg=
m
kg + ke
m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)
dy α
m= = mc =1166 me=7025
dx (1+(α-1)x)sup2
c 1
kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy
1 1166
+
35761 170368837
e 1
kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx
1 7025
+
29762 3029445957
Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale
La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se
determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se
calculeaza cu relatia XIV39
Pagina 30 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Kg St
__ __
AB=BCmiddot Gv
Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este
prezentata in figura IV2
__ __
AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare
__ __
AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare
__ __
X=035 AB=44 BC=03
__ __
X=038 AB=42 BC=028
__ __
X=03 AB=47 BC=032
__ __
X=02 AB=51 BC=034
__ __
X=01 AB=49 BC=033
__ ___
X=05 AB=27 BC=018
__ ___
X=001 AB=17 BC=018
Din figura N2 se obtine
NTR=5
Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare
Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de
Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru
vapori
Π dsup2 stut
Gv=wmiddotA=w
Pagina 31 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4
46v
d=
πw
1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms
400696
d= =0066m=66mm
31420
Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms
2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms
Gv=LxD=234700007=0001642kmols
(GmMc) 0001642243
Gv= = =0000047msup3s
φ 84745
d=00044m=44mm
Standardizarea dext=25mm dint=9mm
Se recalculeaza vitezaw=073ms
3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid
F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg
1 ω1 (1-ω1) __
= + ω1=XFMMF
φam φ 1 φ2
φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s
Se alege w=3ms
d=00164m=164mm
Standardizarea dext =25mm dint=16mm
Se recalculeaza viteza w=318ms
4 Stutul de evacuare rapida
V coloana=Vcil+Vsfera
Consideramcoloana plina cu apa
Pagina 32 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute
Volumul de lichid
Debitul de golire=
Timp de golire
Π dsup3 314middot03sup3
V sfera = = =0014msup3
6 6
Vcilindru=Hcilindru πdsup24
Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He
Hc=2H+r =2middot03+015=075m
He=3H+r =3middot03+015=105m
Ht=(5-1)middot03+075+105=3m
Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m
Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3
4
Vcoloana=019+0014=0204msup3
Debitul de golire=0204600=0000341msup3s
Se alege w=3ms
d=0012m=12mm
Standardizare dext=25mm dint=17mm
Se calculeaza viteza w=29ms
6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare
Se alege w=20ms
d=00657m=657mm
Standardizare dext=76mm dint=66mm
Se recalculeaza viteza w=198ms
44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare
Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul
unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza
debitul
Pagina 33 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT
montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA
Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic
astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit
Reglare compozitiei si debitului de reflux
Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza
prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie
de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul
de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand
constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei
distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux
ramanand constant
Reglarea nivelului lichidului din blaz
Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin
intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care
comanda ventilul situat inainte de refierbator
Reglarea concentratiei de blaz
Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in
comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra
echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in
coloana
Pagina 34 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
CAPITOLUL 5
DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA
51 Bilantul termic al schimbatorului
G2T2rdquo
G1=W=11534 kmolh
G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm
t1rdquo=40ordmC
G2t2rsquo
G2-debitul fluidului de racire
t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC
Calculul debitului de apa de racire
Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula
prin tevi
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)
Q-fluxul termic w
C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd
Temperatura medie a amestecului este
t1rsquo+t1rdquo 1018+40
tm= = =709ordmC
2 2
Temperatura medie a apei
28+38
tm= =33ordmC
2
Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol
W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs
Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd
G1C1(t1rsquo-t1rdquo)
G2= =1295137kgh=359kgs
C2(t2rdquo-t2rsquo)
Pagina 35 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)
Calculul preliminar al fortei motrice
Dtrsquo-Dtrdquo
Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo
Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo
ln
Dtrdquo
52 Predimensionarea schimbatorului de caldura
Q=KA Dtm
K=coeficientul total de transfer de caldura
A=aria suprafetei de transfer termic
Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta
Q 15033323
A= = =969msup2
K Dtm 500middot31
Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane
A=905 L=4000mm De=99mm
n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm
53 Verificarea ariei de transfer termic
a)Alegerea ecuatiei de transfer termic
Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de
caldura
-pentru fluidul ce circula prin tevi
W1 d φ1 4G1
Re= W1=
η1 3600 φ1 π dsup2m
Re1018ordmC=1186129
Re40ordmC=674144
-pentru fluidul ce circula printre tevi
w2 d φ2 4G2 d
Re= =
η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2
Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606
Pagina 36 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim
turbulent)
Criteriul Reynolds
4G1
Re= Re709ordmC=935752
3600πn d η1
Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32
08 04
Nn=0023RemiddotPr
Cp η
Pr=
λ
Cpam709ordmC=415399Jkggrd
ndash4
ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s
λam709ordmC=06702wmgrd
Pr=259
Nn=5057
Nn λ
α1= =10044wmsup2grd
d
c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi
Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)
06 03 η 014
Nn=Cre Pr
Ηp
-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma
06
C=116 d echin Dn-nsup2dsup2
dechin= =0057
Dn+nmiddotd
C=0209
Pagina 37 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4 G2d
Re= =7511914
3600π(Dsup2-ndsup2)η2
ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots
λh2o33ordmC=066wmgrd
Pr=496 -014
Nn=14336(ηp)
Nn λ2 -014
α2= =24899(ηp)
d
d)Calculul coeficientului total de transfer termic
Se utilizeaza ecuatia VIII9
1
K=
1 δp 1 1
+ +sum +
α1 λp i=1 αci α2
α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd
δ-grosimea peretelui tevii m
λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd
αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam
Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este
r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1
Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua
fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua
fete ale peretelui (tevii) tp1tp2
tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din
egalitatile
tp1 fluxului termic unitar prin cele trei
straturi
Tp2 tm2
Pagina 38 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)
tp1=293+095tp2
-014 -33
k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)
Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari
Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)
Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC
ηp=000118cp
1
K= =57315wmsup2grd
-5 1
+000055+43middot 10 +
10044 6399043
e)Calculul fortei motrice
Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se
recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)
DTmrsquo=FDtm
F-factor de corectie(Flt1)
In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)
t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo
P= =0156 R= =618
t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo
-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie
F=095
Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC
f)Determinarea suprafetei de transfer termic
Q
A= = 89msup2
KmiddotDtrsquom
Amc=89msup2ltAdisp=969msup2
Schimbatorul are o rezerva de 88
Calculul mecanic sumar si hidrodinamic
a)Calculul mecanic sumar
Pagina 39 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Dimensionarea stuturilor
G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv
d=
πw
G1trdquo1(2)
G2t2rdquo
(1)Stut de intrare amestec
G1=w=210841kgh=05856kgs
1 ω1 ω2
= +
φam φ1 φ2
1 0025 0974
La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3
φam 71693 95935
La 40ordmC φam=98754kgmsup3
05856
G1= =0000614msup3s(1018ordmC)
95225
05856
G1= =0000592msup3s(40ordmC)
98754
W=3ms
4middot0000614
d1= = 0016m
314middot3
Standardizare dext=25mm dint=16mm
Viteza recalculata w=305ms
(2)Stut de iesire amestec
d2= 4middot0000592
Pagina 40 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
314middot3 =00158m
Standardizare dext=25mm dint =16mm
Viteza recalculata w=294ms
(3) Stut de intrare apa
G2= 1295137kgh=359kgs
359
G2= =0003604msup3s (28ordmC)
99607
359
G2= =000361msup3s(38ordmC)
99419
d3= 4middot0003604 =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=301ms
Stut de iesire apa
4middot000361
D4= =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=302ms
Stut de aerisire
dext=32mm dint=25mm
Greutatea schimbatorului in functionare
Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace
Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi
Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg
4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3
Pagina 41 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Vcapace= = = = 001413msup3
3 6 6
Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg
πdsup2 intmiddotL
Vteava=πRsup2L= =000362msup3
4
Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg
V=Vmanta-Vtevi=01919msup3
Mapa=1413+72596+19191=27863kg
Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori
Mstut=10kg
Mcapace=Vmiddotφotel=911kg
dextmantasup3-dintmantasup3
V=34π =000116msup3
8
Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg
Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3
Mpereti despartitori=3kg
Mtevi =14197kg
V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3
Mplaci tubulare =2862kg
Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3
Mmetal=31259kg
G=mapa+mmetal=59122kg
G=59122middot981=579KN
Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600
B=255C=450K=25L2=625)
Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)
Caderea de presiune prin frecare(Dpf)
Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ
Pagina 42 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Fermentatia alcoolica in conditii industriale foloseste substraturi naturale bogate in
glucide fementescibile iar viteza de fermentatie a glucidelor in produsi primari si secundari
este dependenta defactori biologici dependenti de microagentii fermentarii si factori fizico-
chimice dependenti de compozitia mediului supus fermentari si mediului ambiant
Datorita importantei pe care o prezinta ETOH de fermentare in practica industriala in
afara glucidelor fermentescibile se pot folosi substraturi naturale ce contin poliglucide care
sunt hidrolizate pe cale chimica si enzimatica pana la formarea glucidelor fermentescibile
Pagina 3 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
CAPITOLUL 3
PROPRIETATILE FIZICE ALE COMPONENTILOR AMESTECULUI SI DATE
DE ECHILIBRU LICHID-NAPORI
EtOH vapori
Temperatura(degC
)
0degC 100degC 200degC 300degC 400degC
C(KcalKggrd) 032 0403 048 0554 0624
Ή(cP) 00079 00108 00137 00167 00197
Λ(Kcal
mhgrd)
0011 00198 00302 0043 00574
Temperatura(deg
C)
20 40 60 80 100 120
Tens
iune
a
supe
rfici
ala
dyn
cm1
0sup3=
Nm
ETOH 223 206 19 173 155 134
H2O 728 697 662 626 589 549
Temperatura(deg
C)
20 40 60 80 100 120
rETOH(kcal
kg)
218 215 210 203 194 182
H2Omiddot10 sup3־ (Jkg) 24482 2403 23569 2310 2260 2207
Temperatura(deg 20 40 60 80 100 120
Pagina 4 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
C)
Cp(kcalkg) 0593 0648 0708 0769 0839 0909
λ(kcalmmiddothmiddotgrd) 0145 0144 0142 0141 0139 0137
ή(Cp) 119 0825 0591 0435 0326 0248
φ(kgmsup3) 789 772 754 735 716 693
t(degC) 20 40 60 80 100
Cp(J
kgmiddotgrd)
4182 4175 4181 4194 4211
ή(kgmmiddots) 9934middot10ˉ5 658middot10ˉ5 4716middot10ˉ5 352middot10ˉ5 2775middot10ˉ5
λ(Wmmiddotgrd) 0597 0633 0658 0673 0682
Pr 7 43 3 225 175
φ(kgmsup3) 9982 9922 9832 9818 9584
APA
VAPORI
t(degC)
0 100 200 300 400
ή(Cp) 00085 00123 00161 00198 00232
Date de
echilibru
lichid-vapori
x(molETOH
)
0 19 721 966 1238 1661 2337
y(molETOH
)
0 17 3891 4375 4704 5089 5445
x(molETOH
)
3273 3965 5079 5732 6763 7472 8943
y(molETOH
)
5826 6122 6564 6841 7385 7815 8943
Pentru calculul presiuni de saturatie a vaporilor unui lichid pur se foloseste ecuatia
Antoine
LgPn= A-__B___ Pn=presiunea de vapori
t+c t= temperatura in
degC
A B C
Pagina 5 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Denumirea
substantei
APA 796681 168821 228
Alcool etilic 804494 15543 22265
σ =a+bt
φ =a+bt+ctsup2
λ=a+bt+ctsup2
Cp =a+bt+ctsup2+dtsup3
ή=at
r=a+bt+ctsup2
Proprietati de amestec
σam= sum σiexclxiexcl=xiexclσiexcl+x2σ2=x1σ1+(1-x1)σ1
_1__=_ω1__+_ω2___
φam φ1 φ2
λam=x1+λ1+x2λ2
cpam=ω1cp1+ω2cp2
lnήam=x1lnή1+x2lnή2
ram=ώ1r1+ώ2r2
CAPITOLUL 4
DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A COLOANEI DE RECTIFICARE
41Bilantul de materiale al instalatiei de rectificare
Ecuatia de bilant de material este
F=W+D
FmiddotXF=WXw+DXD
In care F-debitul de alimentare al
Coloanei (kmolh)
W-debitul de reziduri
Pagina 6 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
D-debitul de distilat
Xfractia morala a componentului molatil
ΜD
XD=ωDmdashmdash
Mi
ωd=fractia masica(kmolkg amestec)
XD=066middot (XDmiddot46+18-18XD)
macrmacrmacrmacrmacr46macrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacr
XD=0431
GmD=1800+10middotn=1800+10middot2=1820kgzi=7583kgh
_
MD=0431middot46+(1-0431)middot18=30068KGKmol
GmD 7583 ndash4
D=mdashmdashmdash= mdashmdashmdashmdash=252Kmolh=7middot10 Kmols
ndash 30068
MD
ΩF=005+0001n
ΩF- se numeste raport masic
ΩF=005+0001middot2=0052Kg alcoolKmol
ndash
ΩF MF
XF= mdashmdashmdash∙mdashmdashmdash
1+ΩF Mi
XF=0019
ndash
MF=XF∙M ETOH+(1+XF)∙MH2O
Pagina 7 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
ndash
MF= 0019∙46+(1-0019)∙18=18532kgKmol
F=D+W
FXF=DXD+WXW
F=2519+W
Fmiddot0019=2519middot0431+Wmiddot001
ndash4
F=117849Kmolh=327middot10 Kmols
ndash3
W=11533Kmolh=3203∙10 Kmols
ndash
Mw=Xw∙METOH+(1-Xw)∙MH2O
ndash
Mw=001∙46+(1-001)∙18=1828KgKmol
ndash
Gmw=Mw∙W=1828∙11533=2108232Kgh
ndash
Gmw=MF∙F
GmF=18532∙117849=2183972Kgh
42 Determinarea numarului de talere reale
421 Calculul reflexsului minim si a numarului minim de talere
Dimensionarea tehnologica a coloanelor de rectificare consta in determinarea
prin calcul a diametrului coloanei si a numarului de talere reale
Aceste marimi depind atat de conditiile de operare impuse( debit de alimentare
distilat reziduri compozitia fiecarei faze) determinate cu ecuatiile de bilant de materiale cat
si de intensitatea transferului de masa
Pagina 8 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reflexul coloanelor de rectificare
Reflexul minim pentru amestecuri binare se determina cu relatia
Lmin XDndashyF
mdashmdashmdashmdash = mdashmdashmdashmdash
Lmin+1 XDndashXF
Lmin 0431-017
mdashmdashmdashmdash = mdashmdashmdashmdashmdash = 0633
Lmin+1 0431-0019
Lmin=1967KmoliKmolD
Lmin este refluxul minim
VF este fractia molara a componentului nolatil in faza de vapori corespunzatoare
compozitiei XF
Atunci cand coloana opereaza la reflux total numarul de talere este minim
Determinarea numarului de talere minim teoretice este prezentat in fig IV1
Numarul minim de talere teoretice este 2
Calculul reflexului optim
Reflexul optim al unei coloane de rectificare se poate calcula cu relatia urmatoare
Loptim Nmin
mdashmdashmdash ndash1= 0192
Lmin Lmin
Lmin- reflexul minim KmolKmoli distilat
Nmin- numarul minim de talere teoretice
Pagina 9 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Loptim Nmin
mdashmdashmdash = 1+0192 mdashmdashmdash
Lmin Lmin
Loptim 2
mdashmdashmdash =1+0192
1967 1967
L=Loptim=2347 KmolKmol distilat
Determinarea grafica si analitica a numarului de talere teoretice
Pentru determinarea grafica a numarului de talere se foloseste metoda McCalu ndash
Thiele Numarul de talere teoretice este egal cu numarul treptelor liniei trasate intre curba de
echilibru a sistemului si cele doua linii de operare ale caror ecuatii sunt
L
-dreapta de concentrare Y-XD= (X-XD)
L+1
L+F
-dreapta de epuizare Y-Xw = (X-XD)
L+1
Pe diagrama de echilibru din figura IV2 se traseaza dreptele de concentrare si
epuizare care trec prin punctele de coordonate (XDXD) si (Xw Xw) si se intersecteaza pe
verticala in punctul X=XF Verticala din XF corespunde stari termice a alimentarii q=1
Ordonata punctului de intersectie se poate determina trasand pe curba de echilibru
dreapta de concentrare avand ordonata la origine data de relatia
XD
Yo =
L+1
0431
Yo= = 0128
2347 +1
Pagina 10 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
NNT=3
Determinarea NTT prin metoda analitica
L L
Xn-1 yn
Xn Yn+1
L este debitul de lichid descendent
V este debitul de vapori ascedent
Compozitia lichidului care paraseste un teler n se noteaza cu Xn iar pentru vapori cu
Yn
Intre Yn si Xn (daca este talerul teoretic) exista o relatie de echilibru relatia Fenske
α x
Y=
1+(α-1)x
α este volatilitatea relativa
P1
α=
P2
P1P2 sunt presiunile de vapori ale componentilor puri (1- ETOH 2- H2O)
Y 1-X
α=
X 1-Y
X
Y
-
f
u
0 001
9
0721 009
6
0123 016
6
023
3
032
7
039
6
05079 057
3
06763 07472 0894
Pagina 11 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
n
c
t
i
i
l
e
m
o
l
a
r
e
a
l
e
a
l
c
o
o
l
u
l
u
i
α
gt
Pagina 12 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
1
X
Y 0 017 03891 043
7
047 050
8
054
4
058
2
061
2
0656 068
4
07385 07815 0894
α _ 10
57
819 727 628 520 391 286 240 1
85
16
1
13
5
121 1
αc=8676
Pentru calculul analitic se porneste cu o relatie de echilibru
αxi
φi =
1+(α- 1)Xi
intre compozitia vaporilor ce intra pe talerul n si lichidul ce paraseste talerul n exista
urmatoarea relatie de operare
L XD
Yn+1= Xn +
L+1 L+1
Vaporii care ies pe la varful coloanei si au compozitia φ1 sunt condesati total ceea ce
inseamna ca lichidul ce iese din condensator au aceeasi compozitie Se repeta calculul pana
cand XnleXF
Y1=XD=0431
X1=080 XnleXF 08gt0019
Y2=0184
X2=0025 XnleXF 0025gt0019
Y3=0145
X3=0019 XnleXF 0019=0019
X4=0018
Y4=0141
XnleXF 0018lt0019 NTT=3
424 Calculul diametrului coloanei si calculul hidrodinamic al talerului
Pagina 13 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Calculul debitelor de lichid si de vapori din zona de concentrare si epuizare
Cunoscand presiunea la varful coloanei (pF) presiunea orientativa in alimentare
(pF)si in reziduri(pW) se determina tD tFsi tW
Bi
Ai-
P=sumXiPi=sumXi∙10 t+Ci
PF=790mmHg
BETOH BH2O
AETOH AH2O-
PF=XF∙10 t+CETOH +(1-XF)∙10 t+CH2O
Tf=10044ordmC
PD=760mmHg
1 Yi
=sum XD=YD=0431
PD Pi
1 YD (1-YD)
= +
PD AETOH BETOH AH2O BH2O
10 10
t+CETOH t+CH2O
1 0431 0569
= +
760 804494 15543 796681 166821
10 10
t+22265 t+228
tD= 925ordmC
PW=820mmHg
BETOH BH2O
AETOHndash AH2Ondash
t+CETOH t+CH2O
Pagina 14 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Pw=Xwmiddot10 +(1ndashXw)∙10
15543 16682
804494ndash 796681ndash
t+22265 t+228
820=001∙10 + 099∙10
tw=101ordmC
Temperaturile medii in zona de concentrare si epuizare sunt
tD+tF
tc=
2
925+10044
tc= =9647ordmC
2
tf+tw
te=
2
10044+1018
te= =10112ordmC
2
Pentru zona de concentrare
Debitul de lichid
Lc=LmiddotD
Lc=2347middot2519= 5912Kmolh=00016Kmols
Debitul de vapori
Vc=(L+1)middotD
Vc=(2347+1)middot2519=8912Kmolh=000234Kmols
_
Mc=METOHmiddotXc+M2(1ndashX2)
XD+XF
Xc=
2
0431+0019
Xc= =0225kgKmol
2
Pagina 15 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
_
Mc=46middot0225+18middot0775=243KgKmol
Debitul masic de lichid
_
Gm liq=MmiddotLc=243middot000164=00398kgKmol
Debitul masic de vapori
_
Gm vap=McmiddotVc=243middot000234=005686kgs
Gm
Gv=
φ
φ=densitatea amestecului
Pentru faza lichida
1 ωі ( 1-ωі)
= +
φam φ1 φ2
φ1φ2mdashdensitatea etanolului respectiv a apei
ωі- fractia masica
Xc Mi 0225middot46
ωc= _ = =0425
Mc 243
Xe Mi
ωe= _
Me
1 0425 0575
= + = 000118
φc 72362 96377
φc=84745 kgmsup3
Pentru vapori _
To P M To P
φam= φo middot = middot middot
T Po 224 T Po
Pagina 16 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
PF+PD
Pc=
2
750+760
Pc= =775mmHg
2
Tc=To+Tc
Tc=273+9647=36947K
_
M=YcMETOH+(1-Yc)MH2O
αXc
Yc=
1+(α-1)Xc
86760225
Yc= =0715
1+(8676-1)0225
_
Mc=3802 KgKmol
3802 273 775
φc= = 1278Kgmsup3
224 36947 760
Pentru zona de epuizare
Le=Lc+F
Le=5912 +117849= 123761Kmolh=00343Kmolh
Ve=Vc=8431Kmolh=000234Kmols
_
Me=METOHmiddotXe+MH2O(1-Xe)
XF+Xw 0019+001
Xe= = =00145
2
_
Me=46middot00145+18middot0986=18392KgKmol
Pagina 17 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
_
Gm liq=Memiddot Le=18392middot00343=063084Kgs
_
Gm vap=MemiddotVe=18392middot000234=004303Kgs
1 ωe (1-ωe)
= +
φe φETOH φH2O
Xe Mi 0014546
ωe= _ = =0036
Me 18392
1 0036 0964
= + = 000105
φe 71781 95993
φe=94841kgmsup3
PF+Pw
Pe = Me=21164KgKmol
2
790+820
Pe = =805mmHg
2
Te=273+10112=37412
21164 273 805
φe= =0730Kgmsup3
224 37412 760
Zona de concentrare Zona de epuizare
liq vapori liq vapori
LV(Kmolh) 5912 8431 123761 8431
LV(Kmols) 000164 000234 00343 000234
Gm(kgs) 00398 008896 063084 004952
Gv(msup3s) 0000046 00696 000066 00678
Pagina 18 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Zona de concentrare
Determinarea diametrului coloanei
In vederea dimensionarii talerului este necesar sa se calculeze diametrul coloanei
Pentru o distanta intre talere H=03m din figura (III6) pentru valoarea raportului
φg 1278 -3
= = 000150=15middot10 viteza in coloane cu talere W=079ms
φe 84745
Pentru talere perforate viteza de lucru va fi
W=80-90 W max
Wmax=079135=10665ms
85
Wlucru= 10665=0906ms
100
Diametrul coloanei va fi
425056
dc= 46v = =0312m
πw 31418363600
Se standardizeazadc=03m
Recalculam viteza
46v
W= =0985ms
Π dcsup2
b)Calculul suprafetei efective a talerului
Suprafata ocupata de un deversor se calculeaza cu relatia
dcsup2 πα
Sd= ( -sin )
180
unde α este unghiul la centru corespunzator coardei deversorului
α b
=arcsin
dc
b este lungimea progului de deversare
b=(06divide08)dc
Se alege b=06middotdc =06middot03=018
Pagina 19 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
α = arcsin 018 =arcsin 06harrα=7374degC
03sup2 314middot7374
Sd= ( ndashsin 7374)=000367msup2
180
Suprafata efectiva a talerului va fi
_
Vdcsup2 314∙03sup2
St=Ac-25d= ndash25d = ndash 2∙000367=006331msup2
2 4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului Viteza gazului in orificiile
talerului trebuie sa fii mai mare decat viteza critica la care lichidul curge prin perforatii
Viteza minima a gazului
Wmin=067 g middot φe he
sect φg
g-acceleratia gravitationala ms
sect-coeficient de rezistenta
φgφe- densitatea lichidului respectiv gazului kgmsup3
he- inaltimea suspensiei pe talerm
h1
he= hp +
13k
hp- este inaltimea pragului de deversare m
k-raportul dintre densitatea spumei si lichidului(k=05)
ndash3 L ⅔
h1=C1middotC2middot10
b
C1-coeficientul ce depinde de forma placii deversoare (C1=28divide38 pentru placa
plana)
C2- coeficient adimensional determinat din figura III7
L-debitul de lichid care trece pe taler msup3 h
Pagina 20 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
L 01656
= =1204
25 25
b 018 din figura III7 se alege C2=101
b
=06
dc
-3 01656 ⅔ ndash3
h1=25middot101middot10 =26 ∙10 m
018
ndash3
ndash2 26∙10
he= 25middot10 + =0029 m
13∙05
ndash2
(k=05hp=25∙10 m)
Viteza minima in orificii va fi
Wmin=067 981 ∙ 84745 ∙0029 =682ms
182 1278
(sect=182)
Viteza gazului in orificiile talerului
100A
Wo=W
Stmiddotφ
St - suprafata activa a talerului msup2
φ- sectiunea libera a orificiilor talerului ()
W- viteza gazului in coloana ms
πdosup2
φ= 100 _
2radic3 tsup2
t=pasul dintre doua orificii
t=(25divide5)do
t=3middot2=6mm=6middot10ˉ sup3m
Pagina 21 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
100π(210ˉ sup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3(6middot10ˉsup3)sup2
314middot03sup2
Wo=0985 100 4 =1091ms
006331middot1007
Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler
he= hus+hσ+hst
ht-caderea totala de presiunem
hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm
hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim
hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm
sectwosup2φg 1821091sup2middot1278
hus= = =0016m
2gφe 2middot981middot84745
hσ= 4σe
138doφeg
σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm
hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m
138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981
hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m
ht=0016+000864+001885=004349m
Hge(18divide2)ht
H-distanta dintre talere
03gt0000769 adevarat
B zona de epuizare
determinarea diametrului coloanei
φg 0730 ndash4
= =0000769=769middot10
φe 94841
H= 03m
Pagina 22 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms
Viteza de lucru
85
Wlucru= (095135)=109ms
100
424408
dc= =028m
3143600109
Se standardizeaza dc=03m
Se calculeaza viteza w=0959ms
dcsup2 314α
Sd= ( ndashsinα)
8 180
α = b
dc
b=06dc=0603=018m
b 018 α
= =06 = arcsin06 α=7374ordm
dc 03 2
032 314middot7374
Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2
180
314∙03sup2
St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2
4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului
g φe
Wmin=067 middot middothe
sect φg
h1
he=hp+
13k
L 2376
Pentru = =172848
Pagina 23 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
25 25
b 018 C2=125
b
=06
dc
1921middot10ˉsup3
he=25middot10ˉsup2 + =0034m
13middot05
L ⅔ 2376 ⅔
h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m
b 018
981 94841
Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms
182 0730
t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m
100314 (210ˉsup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2
πmiddot03sup2
wo=0959middot 100 middot 4
006331middot1007
wo=1062ms
Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler
Ht=hus+hσ+hst
sectWosup2φ 18210620730
hus= = =0000758m
2gφe 298194841
4σe 4579710ˉsup3
hσ = = = 000903m
138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981
hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m
Pagina 24 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
ht=005207m
Hge(18divide2)ht
03gt0093 conditia se verifica
Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa
Zone de concentrare
a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia
XII57
05 072 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga
Ga= criteriul lui Galilui
Re=criteriul lui Reynolds
Sh= criteriul lui Sherwood
Sc= criteriul lui Schmidt
Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de
Gilliland(XII9) 23
ndash7 T 1 1
DA-B= 43 middot10 +
113 113 sup2 MA MB
P VA +VB
DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s
Tmdashtemperatura absoluta k
Pmdashpresiunea absoluta totala atm
Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)
MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor
VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol
VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol
23
ndash7 36946 1 1 ndash7
DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s
1019 194⅓ +638⅓ 18 46
Pagina 25 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
tc=9647ordmC Tc=36947k
Pc=775mmHg Pc=1019 atm
η
Sc=
φD
η=vascozitatea amestecului da P
φ=densitatea amestecului kgmsup3
ndash5
117middot10
Sc= =0478
ndash7
19121∙10∙1278
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4∙6v 4middot25056
W= = = 098ms
3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2
wmiddothstmiddotφ 0980018851278
Re= = =201782
ndash5
η 11710
ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5
Ga= = ndash5 =783middot10
η sup2 117middot10 sup2
05 072 024 05 072 5 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688
Coeficientul kg rezulta ndash7
ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600
Kg= = = 1084133mh
Hst 001885
Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se
utilizeaza relatia
Kmol 1 273 m 1 273
Pagina 26 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
= middot middot = middot
1084133=35761kmolmsup2hDy
msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia
XII59
05 11 024middotμ-1
Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga
hst
Γ= este un simplex geometric
hs
Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13
ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7
D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s
⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓
η VAndash Vo 116910 638 - 8
ηmdashvascozitatea P
Vomdashconstanta caracteristica a lichidului
ndash5
η 116910
Sc= = ndash5 = 01107
φD 124510∙84745
We∙hst∙φe 6e
Re= We=
ηe 3600St
ndash4
726510 00188584745
Re= ndash5 =99245
1169∙10
01656 ndash4
We= = 7265∙10 ms
Pagina 27 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
3600 ∙006331
g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2
Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm
ηsup2 1169middot10
05 11 024 -1 05 11 024 -1
Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386
Coeficientul ke ndash7
ShmiddotD 20540386middot1245middot10
Ke= = =4885mh
hst 001885
Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84
Kmol φв m
=
msup2middothDx Mв h
Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol
φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3
Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx
B Zona de epuizare
Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz
Coeficientul de difuziune este
ndash7 Tsup3sup2 1 1
DAB=4310 +
P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB
ndash7 ndash7
DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s
1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46
te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm
ndash5
Pagina 28 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η 12110
Sc= = ndash7 =088
φD 07301874510
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4Gv 4middot24408
W= = =0959ms
3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2
095middot003546middot0730
Re= ndash5 =203235
121middot10
981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5
Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10
121middot10
Sh=480082
Sh∙D
Kg= =9136179mh
Hst
1 273
Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy
224 37412
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid
ndash7 T ndash7
D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s
η(VA⅓ndash Vo⅓)
Ge
We= =001042ms
3600St
We hst φ
Re= =8612215
Pagina 29 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η
Ga=2376310sup1sup2
Sh=1597218683
micro= hst =0681
ht
Sh D
ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx
hst
Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49
1
kg=
m
kg + ke
m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)
dy α
m= = mc =1166 me=7025
dx (1+(α-1)x)sup2
c 1
kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy
1 1166
+
35761 170368837
e 1
kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx
1 7025
+
29762 3029445957
Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale
La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se
determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se
calculeaza cu relatia XIV39
Pagina 30 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Kg St
__ __
AB=BCmiddot Gv
Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este
prezentata in figura IV2
__ __
AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare
__ __
AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare
__ __
X=035 AB=44 BC=03
__ __
X=038 AB=42 BC=028
__ __
X=03 AB=47 BC=032
__ __
X=02 AB=51 BC=034
__ __
X=01 AB=49 BC=033
__ ___
X=05 AB=27 BC=018
__ ___
X=001 AB=17 BC=018
Din figura N2 se obtine
NTR=5
Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare
Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de
Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru
vapori
Π dsup2 stut
Gv=wmiddotA=w
Pagina 31 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4
46v
d=
πw
1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms
400696
d= =0066m=66mm
31420
Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms
2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms
Gv=LxD=234700007=0001642kmols
(GmMc) 0001642243
Gv= = =0000047msup3s
φ 84745
d=00044m=44mm
Standardizarea dext=25mm dint=9mm
Se recalculeaza vitezaw=073ms
3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid
F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg
1 ω1 (1-ω1) __
= + ω1=XFMMF
φam φ 1 φ2
φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s
Se alege w=3ms
d=00164m=164mm
Standardizarea dext =25mm dint=16mm
Se recalculeaza viteza w=318ms
4 Stutul de evacuare rapida
V coloana=Vcil+Vsfera
Consideramcoloana plina cu apa
Pagina 32 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute
Volumul de lichid
Debitul de golire=
Timp de golire
Π dsup3 314middot03sup3
V sfera = = =0014msup3
6 6
Vcilindru=Hcilindru πdsup24
Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He
Hc=2H+r =2middot03+015=075m
He=3H+r =3middot03+015=105m
Ht=(5-1)middot03+075+105=3m
Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m
Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3
4
Vcoloana=019+0014=0204msup3
Debitul de golire=0204600=0000341msup3s
Se alege w=3ms
d=0012m=12mm
Standardizare dext=25mm dint=17mm
Se calculeaza viteza w=29ms
6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare
Se alege w=20ms
d=00657m=657mm
Standardizare dext=76mm dint=66mm
Se recalculeaza viteza w=198ms
44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare
Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul
unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza
debitul
Pagina 33 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT
montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA
Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic
astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit
Reglare compozitiei si debitului de reflux
Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza
prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie
de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul
de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand
constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei
distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux
ramanand constant
Reglarea nivelului lichidului din blaz
Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin
intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care
comanda ventilul situat inainte de refierbator
Reglarea concentratiei de blaz
Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in
comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra
echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in
coloana
Pagina 34 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
CAPITOLUL 5
DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA
51 Bilantul termic al schimbatorului
G2T2rdquo
G1=W=11534 kmolh
G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm
t1rdquo=40ordmC
G2t2rsquo
G2-debitul fluidului de racire
t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC
Calculul debitului de apa de racire
Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula
prin tevi
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)
Q-fluxul termic w
C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd
Temperatura medie a amestecului este
t1rsquo+t1rdquo 1018+40
tm= = =709ordmC
2 2
Temperatura medie a apei
28+38
tm= =33ordmC
2
Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol
W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs
Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd
G1C1(t1rsquo-t1rdquo)
G2= =1295137kgh=359kgs
C2(t2rdquo-t2rsquo)
Pagina 35 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)
Calculul preliminar al fortei motrice
Dtrsquo-Dtrdquo
Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo
Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo
ln
Dtrdquo
52 Predimensionarea schimbatorului de caldura
Q=KA Dtm
K=coeficientul total de transfer de caldura
A=aria suprafetei de transfer termic
Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta
Q 15033323
A= = =969msup2
K Dtm 500middot31
Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane
A=905 L=4000mm De=99mm
n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm
53 Verificarea ariei de transfer termic
a)Alegerea ecuatiei de transfer termic
Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de
caldura
-pentru fluidul ce circula prin tevi
W1 d φ1 4G1
Re= W1=
η1 3600 φ1 π dsup2m
Re1018ordmC=1186129
Re40ordmC=674144
-pentru fluidul ce circula printre tevi
w2 d φ2 4G2 d
Re= =
η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2
Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606
Pagina 36 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim
turbulent)
Criteriul Reynolds
4G1
Re= Re709ordmC=935752
3600πn d η1
Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32
08 04
Nn=0023RemiddotPr
Cp η
Pr=
λ
Cpam709ordmC=415399Jkggrd
ndash4
ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s
λam709ordmC=06702wmgrd
Pr=259
Nn=5057
Nn λ
α1= =10044wmsup2grd
d
c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi
Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)
06 03 η 014
Nn=Cre Pr
Ηp
-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma
06
C=116 d echin Dn-nsup2dsup2
dechin= =0057
Dn+nmiddotd
C=0209
Pagina 37 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4 G2d
Re= =7511914
3600π(Dsup2-ndsup2)η2
ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots
λh2o33ordmC=066wmgrd
Pr=496 -014
Nn=14336(ηp)
Nn λ2 -014
α2= =24899(ηp)
d
d)Calculul coeficientului total de transfer termic
Se utilizeaza ecuatia VIII9
1
K=
1 δp 1 1
+ +sum +
α1 λp i=1 αci α2
α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd
δ-grosimea peretelui tevii m
λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd
αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam
Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este
r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1
Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua
fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua
fete ale peretelui (tevii) tp1tp2
tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din
egalitatile
tp1 fluxului termic unitar prin cele trei
straturi
Tp2 tm2
Pagina 38 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)
tp1=293+095tp2
-014 -33
k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)
Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari
Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)
Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC
ηp=000118cp
1
K= =57315wmsup2grd
-5 1
+000055+43middot 10 +
10044 6399043
e)Calculul fortei motrice
Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se
recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)
DTmrsquo=FDtm
F-factor de corectie(Flt1)
In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)
t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo
P= =0156 R= =618
t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo
-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie
F=095
Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC
f)Determinarea suprafetei de transfer termic
Q
A= = 89msup2
KmiddotDtrsquom
Amc=89msup2ltAdisp=969msup2
Schimbatorul are o rezerva de 88
Calculul mecanic sumar si hidrodinamic
a)Calculul mecanic sumar
Pagina 39 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Dimensionarea stuturilor
G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv
d=
πw
G1trdquo1(2)
G2t2rdquo
(1)Stut de intrare amestec
G1=w=210841kgh=05856kgs
1 ω1 ω2
= +
φam φ1 φ2
1 0025 0974
La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3
φam 71693 95935
La 40ordmC φam=98754kgmsup3
05856
G1= =0000614msup3s(1018ordmC)
95225
05856
G1= =0000592msup3s(40ordmC)
98754
W=3ms
4middot0000614
d1= = 0016m
314middot3
Standardizare dext=25mm dint=16mm
Viteza recalculata w=305ms
(2)Stut de iesire amestec
d2= 4middot0000592
Pagina 40 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
314middot3 =00158m
Standardizare dext=25mm dint =16mm
Viteza recalculata w=294ms
(3) Stut de intrare apa
G2= 1295137kgh=359kgs
359
G2= =0003604msup3s (28ordmC)
99607
359
G2= =000361msup3s(38ordmC)
99419
d3= 4middot0003604 =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=301ms
Stut de iesire apa
4middot000361
D4= =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=302ms
Stut de aerisire
dext=32mm dint=25mm
Greutatea schimbatorului in functionare
Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace
Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi
Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg
4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3
Pagina 41 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Vcapace= = = = 001413msup3
3 6 6
Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg
πdsup2 intmiddotL
Vteava=πRsup2L= =000362msup3
4
Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg
V=Vmanta-Vtevi=01919msup3
Mapa=1413+72596+19191=27863kg
Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori
Mstut=10kg
Mcapace=Vmiddotφotel=911kg
dextmantasup3-dintmantasup3
V=34π =000116msup3
8
Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg
Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3
Mpereti despartitori=3kg
Mtevi =14197kg
V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3
Mplaci tubulare =2862kg
Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3
Mmetal=31259kg
G=mapa+mmetal=59122kg
G=59122middot981=579KN
Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600
B=255C=450K=25L2=625)
Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)
Caderea de presiune prin frecare(Dpf)
Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ
Pagina 42 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
CAPITOLUL 3
PROPRIETATILE FIZICE ALE COMPONENTILOR AMESTECULUI SI DATE
DE ECHILIBRU LICHID-NAPORI
EtOH vapori
Temperatura(degC
)
0degC 100degC 200degC 300degC 400degC
C(KcalKggrd) 032 0403 048 0554 0624
Ή(cP) 00079 00108 00137 00167 00197
Λ(Kcal
mhgrd)
0011 00198 00302 0043 00574
Temperatura(deg
C)
20 40 60 80 100 120
Tens
iune
a
supe
rfici
ala
dyn
cm1
0sup3=
Nm
ETOH 223 206 19 173 155 134
H2O 728 697 662 626 589 549
Temperatura(deg
C)
20 40 60 80 100 120
rETOH(kcal
kg)
218 215 210 203 194 182
H2Omiddot10 sup3־ (Jkg) 24482 2403 23569 2310 2260 2207
Temperatura(deg 20 40 60 80 100 120
Pagina 4 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
C)
Cp(kcalkg) 0593 0648 0708 0769 0839 0909
λ(kcalmmiddothmiddotgrd) 0145 0144 0142 0141 0139 0137
ή(Cp) 119 0825 0591 0435 0326 0248
φ(kgmsup3) 789 772 754 735 716 693
t(degC) 20 40 60 80 100
Cp(J
kgmiddotgrd)
4182 4175 4181 4194 4211
ή(kgmmiddots) 9934middot10ˉ5 658middot10ˉ5 4716middot10ˉ5 352middot10ˉ5 2775middot10ˉ5
λ(Wmmiddotgrd) 0597 0633 0658 0673 0682
Pr 7 43 3 225 175
φ(kgmsup3) 9982 9922 9832 9818 9584
APA
VAPORI
t(degC)
0 100 200 300 400
ή(Cp) 00085 00123 00161 00198 00232
Date de
echilibru
lichid-vapori
x(molETOH
)
0 19 721 966 1238 1661 2337
y(molETOH
)
0 17 3891 4375 4704 5089 5445
x(molETOH
)
3273 3965 5079 5732 6763 7472 8943
y(molETOH
)
5826 6122 6564 6841 7385 7815 8943
Pentru calculul presiuni de saturatie a vaporilor unui lichid pur se foloseste ecuatia
Antoine
LgPn= A-__B___ Pn=presiunea de vapori
t+c t= temperatura in
degC
A B C
Pagina 5 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Denumirea
substantei
APA 796681 168821 228
Alcool etilic 804494 15543 22265
σ =a+bt
φ =a+bt+ctsup2
λ=a+bt+ctsup2
Cp =a+bt+ctsup2+dtsup3
ή=at
r=a+bt+ctsup2
Proprietati de amestec
σam= sum σiexclxiexcl=xiexclσiexcl+x2σ2=x1σ1+(1-x1)σ1
_1__=_ω1__+_ω2___
φam φ1 φ2
λam=x1+λ1+x2λ2
cpam=ω1cp1+ω2cp2
lnήam=x1lnή1+x2lnή2
ram=ώ1r1+ώ2r2
CAPITOLUL 4
DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A COLOANEI DE RECTIFICARE
41Bilantul de materiale al instalatiei de rectificare
Ecuatia de bilant de material este
F=W+D
FmiddotXF=WXw+DXD
In care F-debitul de alimentare al
Coloanei (kmolh)
W-debitul de reziduri
Pagina 6 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
D-debitul de distilat
Xfractia morala a componentului molatil
ΜD
XD=ωDmdashmdash
Mi
ωd=fractia masica(kmolkg amestec)
XD=066middot (XDmiddot46+18-18XD)
macrmacrmacrmacrmacr46macrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacr
XD=0431
GmD=1800+10middotn=1800+10middot2=1820kgzi=7583kgh
_
MD=0431middot46+(1-0431)middot18=30068KGKmol
GmD 7583 ndash4
D=mdashmdashmdash= mdashmdashmdashmdash=252Kmolh=7middot10 Kmols
ndash 30068
MD
ΩF=005+0001n
ΩF- se numeste raport masic
ΩF=005+0001middot2=0052Kg alcoolKmol
ndash
ΩF MF
XF= mdashmdashmdash∙mdashmdashmdash
1+ΩF Mi
XF=0019
ndash
MF=XF∙M ETOH+(1+XF)∙MH2O
Pagina 7 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
ndash
MF= 0019∙46+(1-0019)∙18=18532kgKmol
F=D+W
FXF=DXD+WXW
F=2519+W
Fmiddot0019=2519middot0431+Wmiddot001
ndash4
F=117849Kmolh=327middot10 Kmols
ndash3
W=11533Kmolh=3203∙10 Kmols
ndash
Mw=Xw∙METOH+(1-Xw)∙MH2O
ndash
Mw=001∙46+(1-001)∙18=1828KgKmol
ndash
Gmw=Mw∙W=1828∙11533=2108232Kgh
ndash
Gmw=MF∙F
GmF=18532∙117849=2183972Kgh
42 Determinarea numarului de talere reale
421 Calculul reflexsului minim si a numarului minim de talere
Dimensionarea tehnologica a coloanelor de rectificare consta in determinarea
prin calcul a diametrului coloanei si a numarului de talere reale
Aceste marimi depind atat de conditiile de operare impuse( debit de alimentare
distilat reziduri compozitia fiecarei faze) determinate cu ecuatiile de bilant de materiale cat
si de intensitatea transferului de masa
Pagina 8 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reflexul coloanelor de rectificare
Reflexul minim pentru amestecuri binare se determina cu relatia
Lmin XDndashyF
mdashmdashmdashmdash = mdashmdashmdashmdash
Lmin+1 XDndashXF
Lmin 0431-017
mdashmdashmdashmdash = mdashmdashmdashmdashmdash = 0633
Lmin+1 0431-0019
Lmin=1967KmoliKmolD
Lmin este refluxul minim
VF este fractia molara a componentului nolatil in faza de vapori corespunzatoare
compozitiei XF
Atunci cand coloana opereaza la reflux total numarul de talere este minim
Determinarea numarului de talere minim teoretice este prezentat in fig IV1
Numarul minim de talere teoretice este 2
Calculul reflexului optim
Reflexul optim al unei coloane de rectificare se poate calcula cu relatia urmatoare
Loptim Nmin
mdashmdashmdash ndash1= 0192
Lmin Lmin
Lmin- reflexul minim KmolKmoli distilat
Nmin- numarul minim de talere teoretice
Pagina 9 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Loptim Nmin
mdashmdashmdash = 1+0192 mdashmdashmdash
Lmin Lmin
Loptim 2
mdashmdashmdash =1+0192
1967 1967
L=Loptim=2347 KmolKmol distilat
Determinarea grafica si analitica a numarului de talere teoretice
Pentru determinarea grafica a numarului de talere se foloseste metoda McCalu ndash
Thiele Numarul de talere teoretice este egal cu numarul treptelor liniei trasate intre curba de
echilibru a sistemului si cele doua linii de operare ale caror ecuatii sunt
L
-dreapta de concentrare Y-XD= (X-XD)
L+1
L+F
-dreapta de epuizare Y-Xw = (X-XD)
L+1
Pe diagrama de echilibru din figura IV2 se traseaza dreptele de concentrare si
epuizare care trec prin punctele de coordonate (XDXD) si (Xw Xw) si se intersecteaza pe
verticala in punctul X=XF Verticala din XF corespunde stari termice a alimentarii q=1
Ordonata punctului de intersectie se poate determina trasand pe curba de echilibru
dreapta de concentrare avand ordonata la origine data de relatia
XD
Yo =
L+1
0431
Yo= = 0128
2347 +1
Pagina 10 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
NNT=3
Determinarea NTT prin metoda analitica
L L
Xn-1 yn
Xn Yn+1
L este debitul de lichid descendent
V este debitul de vapori ascedent
Compozitia lichidului care paraseste un teler n se noteaza cu Xn iar pentru vapori cu
Yn
Intre Yn si Xn (daca este talerul teoretic) exista o relatie de echilibru relatia Fenske
α x
Y=
1+(α-1)x
α este volatilitatea relativa
P1
α=
P2
P1P2 sunt presiunile de vapori ale componentilor puri (1- ETOH 2- H2O)
Y 1-X
α=
X 1-Y
X
Y
-
f
u
0 001
9
0721 009
6
0123 016
6
023
3
032
7
039
6
05079 057
3
06763 07472 0894
Pagina 11 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
n
c
t
i
i
l
e
m
o
l
a
r
e
a
l
e
a
l
c
o
o
l
u
l
u
i
α
gt
Pagina 12 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
1
X
Y 0 017 03891 043
7
047 050
8
054
4
058
2
061
2
0656 068
4
07385 07815 0894
α _ 10
57
819 727 628 520 391 286 240 1
85
16
1
13
5
121 1
αc=8676
Pentru calculul analitic se porneste cu o relatie de echilibru
αxi
φi =
1+(α- 1)Xi
intre compozitia vaporilor ce intra pe talerul n si lichidul ce paraseste talerul n exista
urmatoarea relatie de operare
L XD
Yn+1= Xn +
L+1 L+1
Vaporii care ies pe la varful coloanei si au compozitia φ1 sunt condesati total ceea ce
inseamna ca lichidul ce iese din condensator au aceeasi compozitie Se repeta calculul pana
cand XnleXF
Y1=XD=0431
X1=080 XnleXF 08gt0019
Y2=0184
X2=0025 XnleXF 0025gt0019
Y3=0145
X3=0019 XnleXF 0019=0019
X4=0018
Y4=0141
XnleXF 0018lt0019 NTT=3
424 Calculul diametrului coloanei si calculul hidrodinamic al talerului
Pagina 13 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Calculul debitelor de lichid si de vapori din zona de concentrare si epuizare
Cunoscand presiunea la varful coloanei (pF) presiunea orientativa in alimentare
(pF)si in reziduri(pW) se determina tD tFsi tW
Bi
Ai-
P=sumXiPi=sumXi∙10 t+Ci
PF=790mmHg
BETOH BH2O
AETOH AH2O-
PF=XF∙10 t+CETOH +(1-XF)∙10 t+CH2O
Tf=10044ordmC
PD=760mmHg
1 Yi
=sum XD=YD=0431
PD Pi
1 YD (1-YD)
= +
PD AETOH BETOH AH2O BH2O
10 10
t+CETOH t+CH2O
1 0431 0569
= +
760 804494 15543 796681 166821
10 10
t+22265 t+228
tD= 925ordmC
PW=820mmHg
BETOH BH2O
AETOHndash AH2Ondash
t+CETOH t+CH2O
Pagina 14 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Pw=Xwmiddot10 +(1ndashXw)∙10
15543 16682
804494ndash 796681ndash
t+22265 t+228
820=001∙10 + 099∙10
tw=101ordmC
Temperaturile medii in zona de concentrare si epuizare sunt
tD+tF
tc=
2
925+10044
tc= =9647ordmC
2
tf+tw
te=
2
10044+1018
te= =10112ordmC
2
Pentru zona de concentrare
Debitul de lichid
Lc=LmiddotD
Lc=2347middot2519= 5912Kmolh=00016Kmols
Debitul de vapori
Vc=(L+1)middotD
Vc=(2347+1)middot2519=8912Kmolh=000234Kmols
_
Mc=METOHmiddotXc+M2(1ndashX2)
XD+XF
Xc=
2
0431+0019
Xc= =0225kgKmol
2
Pagina 15 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
_
Mc=46middot0225+18middot0775=243KgKmol
Debitul masic de lichid
_
Gm liq=MmiddotLc=243middot000164=00398kgKmol
Debitul masic de vapori
_
Gm vap=McmiddotVc=243middot000234=005686kgs
Gm
Gv=
φ
φ=densitatea amestecului
Pentru faza lichida
1 ωі ( 1-ωі)
= +
φam φ1 φ2
φ1φ2mdashdensitatea etanolului respectiv a apei
ωі- fractia masica
Xc Mi 0225middot46
ωc= _ = =0425
Mc 243
Xe Mi
ωe= _
Me
1 0425 0575
= + = 000118
φc 72362 96377
φc=84745 kgmsup3
Pentru vapori _
To P M To P
φam= φo middot = middot middot
T Po 224 T Po
Pagina 16 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
PF+PD
Pc=
2
750+760
Pc= =775mmHg
2
Tc=To+Tc
Tc=273+9647=36947K
_
M=YcMETOH+(1-Yc)MH2O
αXc
Yc=
1+(α-1)Xc
86760225
Yc= =0715
1+(8676-1)0225
_
Mc=3802 KgKmol
3802 273 775
φc= = 1278Kgmsup3
224 36947 760
Pentru zona de epuizare
Le=Lc+F
Le=5912 +117849= 123761Kmolh=00343Kmolh
Ve=Vc=8431Kmolh=000234Kmols
_
Me=METOHmiddotXe+MH2O(1-Xe)
XF+Xw 0019+001
Xe= = =00145
2
_
Me=46middot00145+18middot0986=18392KgKmol
Pagina 17 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
_
Gm liq=Memiddot Le=18392middot00343=063084Kgs
_
Gm vap=MemiddotVe=18392middot000234=004303Kgs
1 ωe (1-ωe)
= +
φe φETOH φH2O
Xe Mi 0014546
ωe= _ = =0036
Me 18392
1 0036 0964
= + = 000105
φe 71781 95993
φe=94841kgmsup3
PF+Pw
Pe = Me=21164KgKmol
2
790+820
Pe = =805mmHg
2
Te=273+10112=37412
21164 273 805
φe= =0730Kgmsup3
224 37412 760
Zona de concentrare Zona de epuizare
liq vapori liq vapori
LV(Kmolh) 5912 8431 123761 8431
LV(Kmols) 000164 000234 00343 000234
Gm(kgs) 00398 008896 063084 004952
Gv(msup3s) 0000046 00696 000066 00678
Pagina 18 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Zona de concentrare
Determinarea diametrului coloanei
In vederea dimensionarii talerului este necesar sa se calculeze diametrul coloanei
Pentru o distanta intre talere H=03m din figura (III6) pentru valoarea raportului
φg 1278 -3
= = 000150=15middot10 viteza in coloane cu talere W=079ms
φe 84745
Pentru talere perforate viteza de lucru va fi
W=80-90 W max
Wmax=079135=10665ms
85
Wlucru= 10665=0906ms
100
Diametrul coloanei va fi
425056
dc= 46v = =0312m
πw 31418363600
Se standardizeazadc=03m
Recalculam viteza
46v
W= =0985ms
Π dcsup2
b)Calculul suprafetei efective a talerului
Suprafata ocupata de un deversor se calculeaza cu relatia
dcsup2 πα
Sd= ( -sin )
180
unde α este unghiul la centru corespunzator coardei deversorului
α b
=arcsin
dc
b este lungimea progului de deversare
b=(06divide08)dc
Se alege b=06middotdc =06middot03=018
Pagina 19 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
α = arcsin 018 =arcsin 06harrα=7374degC
03sup2 314middot7374
Sd= ( ndashsin 7374)=000367msup2
180
Suprafata efectiva a talerului va fi
_
Vdcsup2 314∙03sup2
St=Ac-25d= ndash25d = ndash 2∙000367=006331msup2
2 4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului Viteza gazului in orificiile
talerului trebuie sa fii mai mare decat viteza critica la care lichidul curge prin perforatii
Viteza minima a gazului
Wmin=067 g middot φe he
sect φg
g-acceleratia gravitationala ms
sect-coeficient de rezistenta
φgφe- densitatea lichidului respectiv gazului kgmsup3
he- inaltimea suspensiei pe talerm
h1
he= hp +
13k
hp- este inaltimea pragului de deversare m
k-raportul dintre densitatea spumei si lichidului(k=05)
ndash3 L ⅔
h1=C1middotC2middot10
b
C1-coeficientul ce depinde de forma placii deversoare (C1=28divide38 pentru placa
plana)
C2- coeficient adimensional determinat din figura III7
L-debitul de lichid care trece pe taler msup3 h
Pagina 20 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
L 01656
= =1204
25 25
b 018 din figura III7 se alege C2=101
b
=06
dc
-3 01656 ⅔ ndash3
h1=25middot101middot10 =26 ∙10 m
018
ndash3
ndash2 26∙10
he= 25middot10 + =0029 m
13∙05
ndash2
(k=05hp=25∙10 m)
Viteza minima in orificii va fi
Wmin=067 981 ∙ 84745 ∙0029 =682ms
182 1278
(sect=182)
Viteza gazului in orificiile talerului
100A
Wo=W
Stmiddotφ
St - suprafata activa a talerului msup2
φ- sectiunea libera a orificiilor talerului ()
W- viteza gazului in coloana ms
πdosup2
φ= 100 _
2radic3 tsup2
t=pasul dintre doua orificii
t=(25divide5)do
t=3middot2=6mm=6middot10ˉ sup3m
Pagina 21 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
100π(210ˉ sup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3(6middot10ˉsup3)sup2
314middot03sup2
Wo=0985 100 4 =1091ms
006331middot1007
Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler
he= hus+hσ+hst
ht-caderea totala de presiunem
hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm
hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim
hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm
sectwosup2φg 1821091sup2middot1278
hus= = =0016m
2gφe 2middot981middot84745
hσ= 4σe
138doφeg
σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm
hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m
138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981
hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m
ht=0016+000864+001885=004349m
Hge(18divide2)ht
H-distanta dintre talere
03gt0000769 adevarat
B zona de epuizare
determinarea diametrului coloanei
φg 0730 ndash4
= =0000769=769middot10
φe 94841
H= 03m
Pagina 22 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms
Viteza de lucru
85
Wlucru= (095135)=109ms
100
424408
dc= =028m
3143600109
Se standardizeaza dc=03m
Se calculeaza viteza w=0959ms
dcsup2 314α
Sd= ( ndashsinα)
8 180
α = b
dc
b=06dc=0603=018m
b 018 α
= =06 = arcsin06 α=7374ordm
dc 03 2
032 314middot7374
Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2
180
314∙03sup2
St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2
4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului
g φe
Wmin=067 middot middothe
sect φg
h1
he=hp+
13k
L 2376
Pentru = =172848
Pagina 23 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
25 25
b 018 C2=125
b
=06
dc
1921middot10ˉsup3
he=25middot10ˉsup2 + =0034m
13middot05
L ⅔ 2376 ⅔
h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m
b 018
981 94841
Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms
182 0730
t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m
100314 (210ˉsup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2
πmiddot03sup2
wo=0959middot 100 middot 4
006331middot1007
wo=1062ms
Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler
Ht=hus+hσ+hst
sectWosup2φ 18210620730
hus= = =0000758m
2gφe 298194841
4σe 4579710ˉsup3
hσ = = = 000903m
138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981
hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m
Pagina 24 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
ht=005207m
Hge(18divide2)ht
03gt0093 conditia se verifica
Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa
Zone de concentrare
a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia
XII57
05 072 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga
Ga= criteriul lui Galilui
Re=criteriul lui Reynolds
Sh= criteriul lui Sherwood
Sc= criteriul lui Schmidt
Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de
Gilliland(XII9) 23
ndash7 T 1 1
DA-B= 43 middot10 +
113 113 sup2 MA MB
P VA +VB
DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s
Tmdashtemperatura absoluta k
Pmdashpresiunea absoluta totala atm
Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)
MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor
VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol
VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol
23
ndash7 36946 1 1 ndash7
DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s
1019 194⅓ +638⅓ 18 46
Pagina 25 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
tc=9647ordmC Tc=36947k
Pc=775mmHg Pc=1019 atm
η
Sc=
φD
η=vascozitatea amestecului da P
φ=densitatea amestecului kgmsup3
ndash5
117middot10
Sc= =0478
ndash7
19121∙10∙1278
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4∙6v 4middot25056
W= = = 098ms
3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2
wmiddothstmiddotφ 0980018851278
Re= = =201782
ndash5
η 11710
ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5
Ga= = ndash5 =783middot10
η sup2 117middot10 sup2
05 072 024 05 072 5 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688
Coeficientul kg rezulta ndash7
ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600
Kg= = = 1084133mh
Hst 001885
Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se
utilizeaza relatia
Kmol 1 273 m 1 273
Pagina 26 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
= middot middot = middot
1084133=35761kmolmsup2hDy
msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia
XII59
05 11 024middotμ-1
Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga
hst
Γ= este un simplex geometric
hs
Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13
ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7
D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s
⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓
η VAndash Vo 116910 638 - 8
ηmdashvascozitatea P
Vomdashconstanta caracteristica a lichidului
ndash5
η 116910
Sc= = ndash5 = 01107
φD 124510∙84745
We∙hst∙φe 6e
Re= We=
ηe 3600St
ndash4
726510 00188584745
Re= ndash5 =99245
1169∙10
01656 ndash4
We= = 7265∙10 ms
Pagina 27 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
3600 ∙006331
g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2
Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm
ηsup2 1169middot10
05 11 024 -1 05 11 024 -1
Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386
Coeficientul ke ndash7
ShmiddotD 20540386middot1245middot10
Ke= = =4885mh
hst 001885
Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84
Kmol φв m
=
msup2middothDx Mв h
Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol
φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3
Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx
B Zona de epuizare
Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz
Coeficientul de difuziune este
ndash7 Tsup3sup2 1 1
DAB=4310 +
P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB
ndash7 ndash7
DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s
1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46
te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm
ndash5
Pagina 28 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η 12110
Sc= = ndash7 =088
φD 07301874510
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4Gv 4middot24408
W= = =0959ms
3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2
095middot003546middot0730
Re= ndash5 =203235
121middot10
981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5
Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10
121middot10
Sh=480082
Sh∙D
Kg= =9136179mh
Hst
1 273
Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy
224 37412
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid
ndash7 T ndash7
D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s
η(VA⅓ndash Vo⅓)
Ge
We= =001042ms
3600St
We hst φ
Re= =8612215
Pagina 29 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η
Ga=2376310sup1sup2
Sh=1597218683
micro= hst =0681
ht
Sh D
ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx
hst
Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49
1
kg=
m
kg + ke
m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)
dy α
m= = mc =1166 me=7025
dx (1+(α-1)x)sup2
c 1
kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy
1 1166
+
35761 170368837
e 1
kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx
1 7025
+
29762 3029445957
Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale
La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se
determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se
calculeaza cu relatia XIV39
Pagina 30 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Kg St
__ __
AB=BCmiddot Gv
Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este
prezentata in figura IV2
__ __
AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare
__ __
AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare
__ __
X=035 AB=44 BC=03
__ __
X=038 AB=42 BC=028
__ __
X=03 AB=47 BC=032
__ __
X=02 AB=51 BC=034
__ __
X=01 AB=49 BC=033
__ ___
X=05 AB=27 BC=018
__ ___
X=001 AB=17 BC=018
Din figura N2 se obtine
NTR=5
Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare
Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de
Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru
vapori
Π dsup2 stut
Gv=wmiddotA=w
Pagina 31 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4
46v
d=
πw
1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms
400696
d= =0066m=66mm
31420
Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms
2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms
Gv=LxD=234700007=0001642kmols
(GmMc) 0001642243
Gv= = =0000047msup3s
φ 84745
d=00044m=44mm
Standardizarea dext=25mm dint=9mm
Se recalculeaza vitezaw=073ms
3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid
F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg
1 ω1 (1-ω1) __
= + ω1=XFMMF
φam φ 1 φ2
φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s
Se alege w=3ms
d=00164m=164mm
Standardizarea dext =25mm dint=16mm
Se recalculeaza viteza w=318ms
4 Stutul de evacuare rapida
V coloana=Vcil+Vsfera
Consideramcoloana plina cu apa
Pagina 32 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute
Volumul de lichid
Debitul de golire=
Timp de golire
Π dsup3 314middot03sup3
V sfera = = =0014msup3
6 6
Vcilindru=Hcilindru πdsup24
Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He
Hc=2H+r =2middot03+015=075m
He=3H+r =3middot03+015=105m
Ht=(5-1)middot03+075+105=3m
Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m
Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3
4
Vcoloana=019+0014=0204msup3
Debitul de golire=0204600=0000341msup3s
Se alege w=3ms
d=0012m=12mm
Standardizare dext=25mm dint=17mm
Se calculeaza viteza w=29ms
6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare
Se alege w=20ms
d=00657m=657mm
Standardizare dext=76mm dint=66mm
Se recalculeaza viteza w=198ms
44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare
Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul
unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza
debitul
Pagina 33 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT
montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA
Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic
astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit
Reglare compozitiei si debitului de reflux
Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza
prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie
de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul
de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand
constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei
distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux
ramanand constant
Reglarea nivelului lichidului din blaz
Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin
intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care
comanda ventilul situat inainte de refierbator
Reglarea concentratiei de blaz
Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in
comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra
echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in
coloana
Pagina 34 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
CAPITOLUL 5
DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA
51 Bilantul termic al schimbatorului
G2T2rdquo
G1=W=11534 kmolh
G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm
t1rdquo=40ordmC
G2t2rsquo
G2-debitul fluidului de racire
t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC
Calculul debitului de apa de racire
Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula
prin tevi
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)
Q-fluxul termic w
C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd
Temperatura medie a amestecului este
t1rsquo+t1rdquo 1018+40
tm= = =709ordmC
2 2
Temperatura medie a apei
28+38
tm= =33ordmC
2
Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol
W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs
Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd
G1C1(t1rsquo-t1rdquo)
G2= =1295137kgh=359kgs
C2(t2rdquo-t2rsquo)
Pagina 35 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)
Calculul preliminar al fortei motrice
Dtrsquo-Dtrdquo
Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo
Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo
ln
Dtrdquo
52 Predimensionarea schimbatorului de caldura
Q=KA Dtm
K=coeficientul total de transfer de caldura
A=aria suprafetei de transfer termic
Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta
Q 15033323
A= = =969msup2
K Dtm 500middot31
Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane
A=905 L=4000mm De=99mm
n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm
53 Verificarea ariei de transfer termic
a)Alegerea ecuatiei de transfer termic
Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de
caldura
-pentru fluidul ce circula prin tevi
W1 d φ1 4G1
Re= W1=
η1 3600 φ1 π dsup2m
Re1018ordmC=1186129
Re40ordmC=674144
-pentru fluidul ce circula printre tevi
w2 d φ2 4G2 d
Re= =
η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2
Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606
Pagina 36 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim
turbulent)
Criteriul Reynolds
4G1
Re= Re709ordmC=935752
3600πn d η1
Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32
08 04
Nn=0023RemiddotPr
Cp η
Pr=
λ
Cpam709ordmC=415399Jkggrd
ndash4
ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s
λam709ordmC=06702wmgrd
Pr=259
Nn=5057
Nn λ
α1= =10044wmsup2grd
d
c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi
Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)
06 03 η 014
Nn=Cre Pr
Ηp
-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma
06
C=116 d echin Dn-nsup2dsup2
dechin= =0057
Dn+nmiddotd
C=0209
Pagina 37 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4 G2d
Re= =7511914
3600π(Dsup2-ndsup2)η2
ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots
λh2o33ordmC=066wmgrd
Pr=496 -014
Nn=14336(ηp)
Nn λ2 -014
α2= =24899(ηp)
d
d)Calculul coeficientului total de transfer termic
Se utilizeaza ecuatia VIII9
1
K=
1 δp 1 1
+ +sum +
α1 λp i=1 αci α2
α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd
δ-grosimea peretelui tevii m
λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd
αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam
Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este
r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1
Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua
fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua
fete ale peretelui (tevii) tp1tp2
tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din
egalitatile
tp1 fluxului termic unitar prin cele trei
straturi
Tp2 tm2
Pagina 38 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)
tp1=293+095tp2
-014 -33
k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)
Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari
Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)
Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC
ηp=000118cp
1
K= =57315wmsup2grd
-5 1
+000055+43middot 10 +
10044 6399043
e)Calculul fortei motrice
Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se
recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)
DTmrsquo=FDtm
F-factor de corectie(Flt1)
In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)
t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo
P= =0156 R= =618
t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo
-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie
F=095
Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC
f)Determinarea suprafetei de transfer termic
Q
A= = 89msup2
KmiddotDtrsquom
Amc=89msup2ltAdisp=969msup2
Schimbatorul are o rezerva de 88
Calculul mecanic sumar si hidrodinamic
a)Calculul mecanic sumar
Pagina 39 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Dimensionarea stuturilor
G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv
d=
πw
G1trdquo1(2)
G2t2rdquo
(1)Stut de intrare amestec
G1=w=210841kgh=05856kgs
1 ω1 ω2
= +
φam φ1 φ2
1 0025 0974
La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3
φam 71693 95935
La 40ordmC φam=98754kgmsup3
05856
G1= =0000614msup3s(1018ordmC)
95225
05856
G1= =0000592msup3s(40ordmC)
98754
W=3ms
4middot0000614
d1= = 0016m
314middot3
Standardizare dext=25mm dint=16mm
Viteza recalculata w=305ms
(2)Stut de iesire amestec
d2= 4middot0000592
Pagina 40 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
314middot3 =00158m
Standardizare dext=25mm dint =16mm
Viteza recalculata w=294ms
(3) Stut de intrare apa
G2= 1295137kgh=359kgs
359
G2= =0003604msup3s (28ordmC)
99607
359
G2= =000361msup3s(38ordmC)
99419
d3= 4middot0003604 =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=301ms
Stut de iesire apa
4middot000361
D4= =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=302ms
Stut de aerisire
dext=32mm dint=25mm
Greutatea schimbatorului in functionare
Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace
Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi
Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg
4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3
Pagina 41 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Vcapace= = = = 001413msup3
3 6 6
Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg
πdsup2 intmiddotL
Vteava=πRsup2L= =000362msup3
4
Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg
V=Vmanta-Vtevi=01919msup3
Mapa=1413+72596+19191=27863kg
Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori
Mstut=10kg
Mcapace=Vmiddotφotel=911kg
dextmantasup3-dintmantasup3
V=34π =000116msup3
8
Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg
Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3
Mpereti despartitori=3kg
Mtevi =14197kg
V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3
Mplaci tubulare =2862kg
Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3
Mmetal=31259kg
G=mapa+mmetal=59122kg
G=59122middot981=579KN
Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600
B=255C=450K=25L2=625)
Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)
Caderea de presiune prin frecare(Dpf)
Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ
Pagina 42 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
C)
Cp(kcalkg) 0593 0648 0708 0769 0839 0909
λ(kcalmmiddothmiddotgrd) 0145 0144 0142 0141 0139 0137
ή(Cp) 119 0825 0591 0435 0326 0248
φ(kgmsup3) 789 772 754 735 716 693
t(degC) 20 40 60 80 100
Cp(J
kgmiddotgrd)
4182 4175 4181 4194 4211
ή(kgmmiddots) 9934middot10ˉ5 658middot10ˉ5 4716middot10ˉ5 352middot10ˉ5 2775middot10ˉ5
λ(Wmmiddotgrd) 0597 0633 0658 0673 0682
Pr 7 43 3 225 175
φ(kgmsup3) 9982 9922 9832 9818 9584
APA
VAPORI
t(degC)
0 100 200 300 400
ή(Cp) 00085 00123 00161 00198 00232
Date de
echilibru
lichid-vapori
x(molETOH
)
0 19 721 966 1238 1661 2337
y(molETOH
)
0 17 3891 4375 4704 5089 5445
x(molETOH
)
3273 3965 5079 5732 6763 7472 8943
y(molETOH
)
5826 6122 6564 6841 7385 7815 8943
Pentru calculul presiuni de saturatie a vaporilor unui lichid pur se foloseste ecuatia
Antoine
LgPn= A-__B___ Pn=presiunea de vapori
t+c t= temperatura in
degC
A B C
Pagina 5 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Denumirea
substantei
APA 796681 168821 228
Alcool etilic 804494 15543 22265
σ =a+bt
φ =a+bt+ctsup2
λ=a+bt+ctsup2
Cp =a+bt+ctsup2+dtsup3
ή=at
r=a+bt+ctsup2
Proprietati de amestec
σam= sum σiexclxiexcl=xiexclσiexcl+x2σ2=x1σ1+(1-x1)σ1
_1__=_ω1__+_ω2___
φam φ1 φ2
λam=x1+λ1+x2λ2
cpam=ω1cp1+ω2cp2
lnήam=x1lnή1+x2lnή2
ram=ώ1r1+ώ2r2
CAPITOLUL 4
DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A COLOANEI DE RECTIFICARE
41Bilantul de materiale al instalatiei de rectificare
Ecuatia de bilant de material este
F=W+D
FmiddotXF=WXw+DXD
In care F-debitul de alimentare al
Coloanei (kmolh)
W-debitul de reziduri
Pagina 6 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
D-debitul de distilat
Xfractia morala a componentului molatil
ΜD
XD=ωDmdashmdash
Mi
ωd=fractia masica(kmolkg amestec)
XD=066middot (XDmiddot46+18-18XD)
macrmacrmacrmacrmacr46macrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacr
XD=0431
GmD=1800+10middotn=1800+10middot2=1820kgzi=7583kgh
_
MD=0431middot46+(1-0431)middot18=30068KGKmol
GmD 7583 ndash4
D=mdashmdashmdash= mdashmdashmdashmdash=252Kmolh=7middot10 Kmols
ndash 30068
MD
ΩF=005+0001n
ΩF- se numeste raport masic
ΩF=005+0001middot2=0052Kg alcoolKmol
ndash
ΩF MF
XF= mdashmdashmdash∙mdashmdashmdash
1+ΩF Mi
XF=0019
ndash
MF=XF∙M ETOH+(1+XF)∙MH2O
Pagina 7 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
ndash
MF= 0019∙46+(1-0019)∙18=18532kgKmol
F=D+W
FXF=DXD+WXW
F=2519+W
Fmiddot0019=2519middot0431+Wmiddot001
ndash4
F=117849Kmolh=327middot10 Kmols
ndash3
W=11533Kmolh=3203∙10 Kmols
ndash
Mw=Xw∙METOH+(1-Xw)∙MH2O
ndash
Mw=001∙46+(1-001)∙18=1828KgKmol
ndash
Gmw=Mw∙W=1828∙11533=2108232Kgh
ndash
Gmw=MF∙F
GmF=18532∙117849=2183972Kgh
42 Determinarea numarului de talere reale
421 Calculul reflexsului minim si a numarului minim de talere
Dimensionarea tehnologica a coloanelor de rectificare consta in determinarea
prin calcul a diametrului coloanei si a numarului de talere reale
Aceste marimi depind atat de conditiile de operare impuse( debit de alimentare
distilat reziduri compozitia fiecarei faze) determinate cu ecuatiile de bilant de materiale cat
si de intensitatea transferului de masa
Pagina 8 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reflexul coloanelor de rectificare
Reflexul minim pentru amestecuri binare se determina cu relatia
Lmin XDndashyF
mdashmdashmdashmdash = mdashmdashmdashmdash
Lmin+1 XDndashXF
Lmin 0431-017
mdashmdashmdashmdash = mdashmdashmdashmdashmdash = 0633
Lmin+1 0431-0019
Lmin=1967KmoliKmolD
Lmin este refluxul minim
VF este fractia molara a componentului nolatil in faza de vapori corespunzatoare
compozitiei XF
Atunci cand coloana opereaza la reflux total numarul de talere este minim
Determinarea numarului de talere minim teoretice este prezentat in fig IV1
Numarul minim de talere teoretice este 2
Calculul reflexului optim
Reflexul optim al unei coloane de rectificare se poate calcula cu relatia urmatoare
Loptim Nmin
mdashmdashmdash ndash1= 0192
Lmin Lmin
Lmin- reflexul minim KmolKmoli distilat
Nmin- numarul minim de talere teoretice
Pagina 9 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Loptim Nmin
mdashmdashmdash = 1+0192 mdashmdashmdash
Lmin Lmin
Loptim 2
mdashmdashmdash =1+0192
1967 1967
L=Loptim=2347 KmolKmol distilat
Determinarea grafica si analitica a numarului de talere teoretice
Pentru determinarea grafica a numarului de talere se foloseste metoda McCalu ndash
Thiele Numarul de talere teoretice este egal cu numarul treptelor liniei trasate intre curba de
echilibru a sistemului si cele doua linii de operare ale caror ecuatii sunt
L
-dreapta de concentrare Y-XD= (X-XD)
L+1
L+F
-dreapta de epuizare Y-Xw = (X-XD)
L+1
Pe diagrama de echilibru din figura IV2 se traseaza dreptele de concentrare si
epuizare care trec prin punctele de coordonate (XDXD) si (Xw Xw) si se intersecteaza pe
verticala in punctul X=XF Verticala din XF corespunde stari termice a alimentarii q=1
Ordonata punctului de intersectie se poate determina trasand pe curba de echilibru
dreapta de concentrare avand ordonata la origine data de relatia
XD
Yo =
L+1
0431
Yo= = 0128
2347 +1
Pagina 10 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
NNT=3
Determinarea NTT prin metoda analitica
L L
Xn-1 yn
Xn Yn+1
L este debitul de lichid descendent
V este debitul de vapori ascedent
Compozitia lichidului care paraseste un teler n se noteaza cu Xn iar pentru vapori cu
Yn
Intre Yn si Xn (daca este talerul teoretic) exista o relatie de echilibru relatia Fenske
α x
Y=
1+(α-1)x
α este volatilitatea relativa
P1
α=
P2
P1P2 sunt presiunile de vapori ale componentilor puri (1- ETOH 2- H2O)
Y 1-X
α=
X 1-Y
X
Y
-
f
u
0 001
9
0721 009
6
0123 016
6
023
3
032
7
039
6
05079 057
3
06763 07472 0894
Pagina 11 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
n
c
t
i
i
l
e
m
o
l
a
r
e
a
l
e
a
l
c
o
o
l
u
l
u
i
α
gt
Pagina 12 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
1
X
Y 0 017 03891 043
7
047 050
8
054
4
058
2
061
2
0656 068
4
07385 07815 0894
α _ 10
57
819 727 628 520 391 286 240 1
85
16
1
13
5
121 1
αc=8676
Pentru calculul analitic se porneste cu o relatie de echilibru
αxi
φi =
1+(α- 1)Xi
intre compozitia vaporilor ce intra pe talerul n si lichidul ce paraseste talerul n exista
urmatoarea relatie de operare
L XD
Yn+1= Xn +
L+1 L+1
Vaporii care ies pe la varful coloanei si au compozitia φ1 sunt condesati total ceea ce
inseamna ca lichidul ce iese din condensator au aceeasi compozitie Se repeta calculul pana
cand XnleXF
Y1=XD=0431
X1=080 XnleXF 08gt0019
Y2=0184
X2=0025 XnleXF 0025gt0019
Y3=0145
X3=0019 XnleXF 0019=0019
X4=0018
Y4=0141
XnleXF 0018lt0019 NTT=3
424 Calculul diametrului coloanei si calculul hidrodinamic al talerului
Pagina 13 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Calculul debitelor de lichid si de vapori din zona de concentrare si epuizare
Cunoscand presiunea la varful coloanei (pF) presiunea orientativa in alimentare
(pF)si in reziduri(pW) se determina tD tFsi tW
Bi
Ai-
P=sumXiPi=sumXi∙10 t+Ci
PF=790mmHg
BETOH BH2O
AETOH AH2O-
PF=XF∙10 t+CETOH +(1-XF)∙10 t+CH2O
Tf=10044ordmC
PD=760mmHg
1 Yi
=sum XD=YD=0431
PD Pi
1 YD (1-YD)
= +
PD AETOH BETOH AH2O BH2O
10 10
t+CETOH t+CH2O
1 0431 0569
= +
760 804494 15543 796681 166821
10 10
t+22265 t+228
tD= 925ordmC
PW=820mmHg
BETOH BH2O
AETOHndash AH2Ondash
t+CETOH t+CH2O
Pagina 14 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Pw=Xwmiddot10 +(1ndashXw)∙10
15543 16682
804494ndash 796681ndash
t+22265 t+228
820=001∙10 + 099∙10
tw=101ordmC
Temperaturile medii in zona de concentrare si epuizare sunt
tD+tF
tc=
2
925+10044
tc= =9647ordmC
2
tf+tw
te=
2
10044+1018
te= =10112ordmC
2
Pentru zona de concentrare
Debitul de lichid
Lc=LmiddotD
Lc=2347middot2519= 5912Kmolh=00016Kmols
Debitul de vapori
Vc=(L+1)middotD
Vc=(2347+1)middot2519=8912Kmolh=000234Kmols
_
Mc=METOHmiddotXc+M2(1ndashX2)
XD+XF
Xc=
2
0431+0019
Xc= =0225kgKmol
2
Pagina 15 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
_
Mc=46middot0225+18middot0775=243KgKmol
Debitul masic de lichid
_
Gm liq=MmiddotLc=243middot000164=00398kgKmol
Debitul masic de vapori
_
Gm vap=McmiddotVc=243middot000234=005686kgs
Gm
Gv=
φ
φ=densitatea amestecului
Pentru faza lichida
1 ωі ( 1-ωі)
= +
φam φ1 φ2
φ1φ2mdashdensitatea etanolului respectiv a apei
ωі- fractia masica
Xc Mi 0225middot46
ωc= _ = =0425
Mc 243
Xe Mi
ωe= _
Me
1 0425 0575
= + = 000118
φc 72362 96377
φc=84745 kgmsup3
Pentru vapori _
To P M To P
φam= φo middot = middot middot
T Po 224 T Po
Pagina 16 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
PF+PD
Pc=
2
750+760
Pc= =775mmHg
2
Tc=To+Tc
Tc=273+9647=36947K
_
M=YcMETOH+(1-Yc)MH2O
αXc
Yc=
1+(α-1)Xc
86760225
Yc= =0715
1+(8676-1)0225
_
Mc=3802 KgKmol
3802 273 775
φc= = 1278Kgmsup3
224 36947 760
Pentru zona de epuizare
Le=Lc+F
Le=5912 +117849= 123761Kmolh=00343Kmolh
Ve=Vc=8431Kmolh=000234Kmols
_
Me=METOHmiddotXe+MH2O(1-Xe)
XF+Xw 0019+001
Xe= = =00145
2
_
Me=46middot00145+18middot0986=18392KgKmol
Pagina 17 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
_
Gm liq=Memiddot Le=18392middot00343=063084Kgs
_
Gm vap=MemiddotVe=18392middot000234=004303Kgs
1 ωe (1-ωe)
= +
φe φETOH φH2O
Xe Mi 0014546
ωe= _ = =0036
Me 18392
1 0036 0964
= + = 000105
φe 71781 95993
φe=94841kgmsup3
PF+Pw
Pe = Me=21164KgKmol
2
790+820
Pe = =805mmHg
2
Te=273+10112=37412
21164 273 805
φe= =0730Kgmsup3
224 37412 760
Zona de concentrare Zona de epuizare
liq vapori liq vapori
LV(Kmolh) 5912 8431 123761 8431
LV(Kmols) 000164 000234 00343 000234
Gm(kgs) 00398 008896 063084 004952
Gv(msup3s) 0000046 00696 000066 00678
Pagina 18 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Zona de concentrare
Determinarea diametrului coloanei
In vederea dimensionarii talerului este necesar sa se calculeze diametrul coloanei
Pentru o distanta intre talere H=03m din figura (III6) pentru valoarea raportului
φg 1278 -3
= = 000150=15middot10 viteza in coloane cu talere W=079ms
φe 84745
Pentru talere perforate viteza de lucru va fi
W=80-90 W max
Wmax=079135=10665ms
85
Wlucru= 10665=0906ms
100
Diametrul coloanei va fi
425056
dc= 46v = =0312m
πw 31418363600
Se standardizeazadc=03m
Recalculam viteza
46v
W= =0985ms
Π dcsup2
b)Calculul suprafetei efective a talerului
Suprafata ocupata de un deversor se calculeaza cu relatia
dcsup2 πα
Sd= ( -sin )
180
unde α este unghiul la centru corespunzator coardei deversorului
α b
=arcsin
dc
b este lungimea progului de deversare
b=(06divide08)dc
Se alege b=06middotdc =06middot03=018
Pagina 19 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
α = arcsin 018 =arcsin 06harrα=7374degC
03sup2 314middot7374
Sd= ( ndashsin 7374)=000367msup2
180
Suprafata efectiva a talerului va fi
_
Vdcsup2 314∙03sup2
St=Ac-25d= ndash25d = ndash 2∙000367=006331msup2
2 4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului Viteza gazului in orificiile
talerului trebuie sa fii mai mare decat viteza critica la care lichidul curge prin perforatii
Viteza minima a gazului
Wmin=067 g middot φe he
sect φg
g-acceleratia gravitationala ms
sect-coeficient de rezistenta
φgφe- densitatea lichidului respectiv gazului kgmsup3
he- inaltimea suspensiei pe talerm
h1
he= hp +
13k
hp- este inaltimea pragului de deversare m
k-raportul dintre densitatea spumei si lichidului(k=05)
ndash3 L ⅔
h1=C1middotC2middot10
b
C1-coeficientul ce depinde de forma placii deversoare (C1=28divide38 pentru placa
plana)
C2- coeficient adimensional determinat din figura III7
L-debitul de lichid care trece pe taler msup3 h
Pagina 20 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
L 01656
= =1204
25 25
b 018 din figura III7 se alege C2=101
b
=06
dc
-3 01656 ⅔ ndash3
h1=25middot101middot10 =26 ∙10 m
018
ndash3
ndash2 26∙10
he= 25middot10 + =0029 m
13∙05
ndash2
(k=05hp=25∙10 m)
Viteza minima in orificii va fi
Wmin=067 981 ∙ 84745 ∙0029 =682ms
182 1278
(sect=182)
Viteza gazului in orificiile talerului
100A
Wo=W
Stmiddotφ
St - suprafata activa a talerului msup2
φ- sectiunea libera a orificiilor talerului ()
W- viteza gazului in coloana ms
πdosup2
φ= 100 _
2radic3 tsup2
t=pasul dintre doua orificii
t=(25divide5)do
t=3middot2=6mm=6middot10ˉ sup3m
Pagina 21 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
100π(210ˉ sup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3(6middot10ˉsup3)sup2
314middot03sup2
Wo=0985 100 4 =1091ms
006331middot1007
Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler
he= hus+hσ+hst
ht-caderea totala de presiunem
hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm
hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim
hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm
sectwosup2φg 1821091sup2middot1278
hus= = =0016m
2gφe 2middot981middot84745
hσ= 4σe
138doφeg
σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm
hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m
138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981
hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m
ht=0016+000864+001885=004349m
Hge(18divide2)ht
H-distanta dintre talere
03gt0000769 adevarat
B zona de epuizare
determinarea diametrului coloanei
φg 0730 ndash4
= =0000769=769middot10
φe 94841
H= 03m
Pagina 22 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms
Viteza de lucru
85
Wlucru= (095135)=109ms
100
424408
dc= =028m
3143600109
Se standardizeaza dc=03m
Se calculeaza viteza w=0959ms
dcsup2 314α
Sd= ( ndashsinα)
8 180
α = b
dc
b=06dc=0603=018m
b 018 α
= =06 = arcsin06 α=7374ordm
dc 03 2
032 314middot7374
Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2
180
314∙03sup2
St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2
4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului
g φe
Wmin=067 middot middothe
sect φg
h1
he=hp+
13k
L 2376
Pentru = =172848
Pagina 23 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
25 25
b 018 C2=125
b
=06
dc
1921middot10ˉsup3
he=25middot10ˉsup2 + =0034m
13middot05
L ⅔ 2376 ⅔
h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m
b 018
981 94841
Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms
182 0730
t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m
100314 (210ˉsup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2
πmiddot03sup2
wo=0959middot 100 middot 4
006331middot1007
wo=1062ms
Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler
Ht=hus+hσ+hst
sectWosup2φ 18210620730
hus= = =0000758m
2gφe 298194841
4σe 4579710ˉsup3
hσ = = = 000903m
138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981
hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m
Pagina 24 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
ht=005207m
Hge(18divide2)ht
03gt0093 conditia se verifica
Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa
Zone de concentrare
a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia
XII57
05 072 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga
Ga= criteriul lui Galilui
Re=criteriul lui Reynolds
Sh= criteriul lui Sherwood
Sc= criteriul lui Schmidt
Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de
Gilliland(XII9) 23
ndash7 T 1 1
DA-B= 43 middot10 +
113 113 sup2 MA MB
P VA +VB
DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s
Tmdashtemperatura absoluta k
Pmdashpresiunea absoluta totala atm
Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)
MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor
VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol
VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol
23
ndash7 36946 1 1 ndash7
DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s
1019 194⅓ +638⅓ 18 46
Pagina 25 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
tc=9647ordmC Tc=36947k
Pc=775mmHg Pc=1019 atm
η
Sc=
φD
η=vascozitatea amestecului da P
φ=densitatea amestecului kgmsup3
ndash5
117middot10
Sc= =0478
ndash7
19121∙10∙1278
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4∙6v 4middot25056
W= = = 098ms
3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2
wmiddothstmiddotφ 0980018851278
Re= = =201782
ndash5
η 11710
ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5
Ga= = ndash5 =783middot10
η sup2 117middot10 sup2
05 072 024 05 072 5 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688
Coeficientul kg rezulta ndash7
ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600
Kg= = = 1084133mh
Hst 001885
Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se
utilizeaza relatia
Kmol 1 273 m 1 273
Pagina 26 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
= middot middot = middot
1084133=35761kmolmsup2hDy
msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia
XII59
05 11 024middotμ-1
Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga
hst
Γ= este un simplex geometric
hs
Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13
ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7
D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s
⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓
η VAndash Vo 116910 638 - 8
ηmdashvascozitatea P
Vomdashconstanta caracteristica a lichidului
ndash5
η 116910
Sc= = ndash5 = 01107
φD 124510∙84745
We∙hst∙φe 6e
Re= We=
ηe 3600St
ndash4
726510 00188584745
Re= ndash5 =99245
1169∙10
01656 ndash4
We= = 7265∙10 ms
Pagina 27 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
3600 ∙006331
g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2
Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm
ηsup2 1169middot10
05 11 024 -1 05 11 024 -1
Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386
Coeficientul ke ndash7
ShmiddotD 20540386middot1245middot10
Ke= = =4885mh
hst 001885
Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84
Kmol φв m
=
msup2middothDx Mв h
Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol
φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3
Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx
B Zona de epuizare
Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz
Coeficientul de difuziune este
ndash7 Tsup3sup2 1 1
DAB=4310 +
P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB
ndash7 ndash7
DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s
1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46
te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm
ndash5
Pagina 28 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η 12110
Sc= = ndash7 =088
φD 07301874510
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4Gv 4middot24408
W= = =0959ms
3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2
095middot003546middot0730
Re= ndash5 =203235
121middot10
981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5
Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10
121middot10
Sh=480082
Sh∙D
Kg= =9136179mh
Hst
1 273
Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy
224 37412
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid
ndash7 T ndash7
D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s
η(VA⅓ndash Vo⅓)
Ge
We= =001042ms
3600St
We hst φ
Re= =8612215
Pagina 29 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η
Ga=2376310sup1sup2
Sh=1597218683
micro= hst =0681
ht
Sh D
ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx
hst
Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49
1
kg=
m
kg + ke
m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)
dy α
m= = mc =1166 me=7025
dx (1+(α-1)x)sup2
c 1
kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy
1 1166
+
35761 170368837
e 1
kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx
1 7025
+
29762 3029445957
Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale
La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se
determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se
calculeaza cu relatia XIV39
Pagina 30 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Kg St
__ __
AB=BCmiddot Gv
Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este
prezentata in figura IV2
__ __
AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare
__ __
AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare
__ __
X=035 AB=44 BC=03
__ __
X=038 AB=42 BC=028
__ __
X=03 AB=47 BC=032
__ __
X=02 AB=51 BC=034
__ __
X=01 AB=49 BC=033
__ ___
X=05 AB=27 BC=018
__ ___
X=001 AB=17 BC=018
Din figura N2 se obtine
NTR=5
Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare
Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de
Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru
vapori
Π dsup2 stut
Gv=wmiddotA=w
Pagina 31 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4
46v
d=
πw
1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms
400696
d= =0066m=66mm
31420
Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms
2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms
Gv=LxD=234700007=0001642kmols
(GmMc) 0001642243
Gv= = =0000047msup3s
φ 84745
d=00044m=44mm
Standardizarea dext=25mm dint=9mm
Se recalculeaza vitezaw=073ms
3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid
F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg
1 ω1 (1-ω1) __
= + ω1=XFMMF
φam φ 1 φ2
φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s
Se alege w=3ms
d=00164m=164mm
Standardizarea dext =25mm dint=16mm
Se recalculeaza viteza w=318ms
4 Stutul de evacuare rapida
V coloana=Vcil+Vsfera
Consideramcoloana plina cu apa
Pagina 32 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute
Volumul de lichid
Debitul de golire=
Timp de golire
Π dsup3 314middot03sup3
V sfera = = =0014msup3
6 6
Vcilindru=Hcilindru πdsup24
Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He
Hc=2H+r =2middot03+015=075m
He=3H+r =3middot03+015=105m
Ht=(5-1)middot03+075+105=3m
Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m
Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3
4
Vcoloana=019+0014=0204msup3
Debitul de golire=0204600=0000341msup3s
Se alege w=3ms
d=0012m=12mm
Standardizare dext=25mm dint=17mm
Se calculeaza viteza w=29ms
6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare
Se alege w=20ms
d=00657m=657mm
Standardizare dext=76mm dint=66mm
Se recalculeaza viteza w=198ms
44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare
Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul
unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza
debitul
Pagina 33 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT
montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA
Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic
astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit
Reglare compozitiei si debitului de reflux
Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza
prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie
de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul
de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand
constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei
distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux
ramanand constant
Reglarea nivelului lichidului din blaz
Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin
intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care
comanda ventilul situat inainte de refierbator
Reglarea concentratiei de blaz
Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in
comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra
echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in
coloana
Pagina 34 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
CAPITOLUL 5
DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA
51 Bilantul termic al schimbatorului
G2T2rdquo
G1=W=11534 kmolh
G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm
t1rdquo=40ordmC
G2t2rsquo
G2-debitul fluidului de racire
t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC
Calculul debitului de apa de racire
Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula
prin tevi
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)
Q-fluxul termic w
C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd
Temperatura medie a amestecului este
t1rsquo+t1rdquo 1018+40
tm= = =709ordmC
2 2
Temperatura medie a apei
28+38
tm= =33ordmC
2
Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol
W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs
Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd
G1C1(t1rsquo-t1rdquo)
G2= =1295137kgh=359kgs
C2(t2rdquo-t2rsquo)
Pagina 35 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)
Calculul preliminar al fortei motrice
Dtrsquo-Dtrdquo
Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo
Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo
ln
Dtrdquo
52 Predimensionarea schimbatorului de caldura
Q=KA Dtm
K=coeficientul total de transfer de caldura
A=aria suprafetei de transfer termic
Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta
Q 15033323
A= = =969msup2
K Dtm 500middot31
Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane
A=905 L=4000mm De=99mm
n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm
53 Verificarea ariei de transfer termic
a)Alegerea ecuatiei de transfer termic
Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de
caldura
-pentru fluidul ce circula prin tevi
W1 d φ1 4G1
Re= W1=
η1 3600 φ1 π dsup2m
Re1018ordmC=1186129
Re40ordmC=674144
-pentru fluidul ce circula printre tevi
w2 d φ2 4G2 d
Re= =
η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2
Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606
Pagina 36 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim
turbulent)
Criteriul Reynolds
4G1
Re= Re709ordmC=935752
3600πn d η1
Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32
08 04
Nn=0023RemiddotPr
Cp η
Pr=
λ
Cpam709ordmC=415399Jkggrd
ndash4
ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s
λam709ordmC=06702wmgrd
Pr=259
Nn=5057
Nn λ
α1= =10044wmsup2grd
d
c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi
Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)
06 03 η 014
Nn=Cre Pr
Ηp
-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma
06
C=116 d echin Dn-nsup2dsup2
dechin= =0057
Dn+nmiddotd
C=0209
Pagina 37 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4 G2d
Re= =7511914
3600π(Dsup2-ndsup2)η2
ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots
λh2o33ordmC=066wmgrd
Pr=496 -014
Nn=14336(ηp)
Nn λ2 -014
α2= =24899(ηp)
d
d)Calculul coeficientului total de transfer termic
Se utilizeaza ecuatia VIII9
1
K=
1 δp 1 1
+ +sum +
α1 λp i=1 αci α2
α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd
δ-grosimea peretelui tevii m
λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd
αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam
Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este
r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1
Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua
fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua
fete ale peretelui (tevii) tp1tp2
tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din
egalitatile
tp1 fluxului termic unitar prin cele trei
straturi
Tp2 tm2
Pagina 38 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)
tp1=293+095tp2
-014 -33
k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)
Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari
Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)
Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC
ηp=000118cp
1
K= =57315wmsup2grd
-5 1
+000055+43middot 10 +
10044 6399043
e)Calculul fortei motrice
Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se
recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)
DTmrsquo=FDtm
F-factor de corectie(Flt1)
In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)
t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo
P= =0156 R= =618
t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo
-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie
F=095
Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC
f)Determinarea suprafetei de transfer termic
Q
A= = 89msup2
KmiddotDtrsquom
Amc=89msup2ltAdisp=969msup2
Schimbatorul are o rezerva de 88
Calculul mecanic sumar si hidrodinamic
a)Calculul mecanic sumar
Pagina 39 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Dimensionarea stuturilor
G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv
d=
πw
G1trdquo1(2)
G2t2rdquo
(1)Stut de intrare amestec
G1=w=210841kgh=05856kgs
1 ω1 ω2
= +
φam φ1 φ2
1 0025 0974
La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3
φam 71693 95935
La 40ordmC φam=98754kgmsup3
05856
G1= =0000614msup3s(1018ordmC)
95225
05856
G1= =0000592msup3s(40ordmC)
98754
W=3ms
4middot0000614
d1= = 0016m
314middot3
Standardizare dext=25mm dint=16mm
Viteza recalculata w=305ms
(2)Stut de iesire amestec
d2= 4middot0000592
Pagina 40 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
314middot3 =00158m
Standardizare dext=25mm dint =16mm
Viteza recalculata w=294ms
(3) Stut de intrare apa
G2= 1295137kgh=359kgs
359
G2= =0003604msup3s (28ordmC)
99607
359
G2= =000361msup3s(38ordmC)
99419
d3= 4middot0003604 =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=301ms
Stut de iesire apa
4middot000361
D4= =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=302ms
Stut de aerisire
dext=32mm dint=25mm
Greutatea schimbatorului in functionare
Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace
Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi
Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg
4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3
Pagina 41 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Vcapace= = = = 001413msup3
3 6 6
Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg
πdsup2 intmiddotL
Vteava=πRsup2L= =000362msup3
4
Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg
V=Vmanta-Vtevi=01919msup3
Mapa=1413+72596+19191=27863kg
Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori
Mstut=10kg
Mcapace=Vmiddotφotel=911kg
dextmantasup3-dintmantasup3
V=34π =000116msup3
8
Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg
Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3
Mpereti despartitori=3kg
Mtevi =14197kg
V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3
Mplaci tubulare =2862kg
Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3
Mmetal=31259kg
G=mapa+mmetal=59122kg
G=59122middot981=579KN
Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600
B=255C=450K=25L2=625)
Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)
Caderea de presiune prin frecare(Dpf)
Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ
Pagina 42 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Denumirea
substantei
APA 796681 168821 228
Alcool etilic 804494 15543 22265
σ =a+bt
φ =a+bt+ctsup2
λ=a+bt+ctsup2
Cp =a+bt+ctsup2+dtsup3
ή=at
r=a+bt+ctsup2
Proprietati de amestec
σam= sum σiexclxiexcl=xiexclσiexcl+x2σ2=x1σ1+(1-x1)σ1
_1__=_ω1__+_ω2___
φam φ1 φ2
λam=x1+λ1+x2λ2
cpam=ω1cp1+ω2cp2
lnήam=x1lnή1+x2lnή2
ram=ώ1r1+ώ2r2
CAPITOLUL 4
DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A COLOANEI DE RECTIFICARE
41Bilantul de materiale al instalatiei de rectificare
Ecuatia de bilant de material este
F=W+D
FmiddotXF=WXw+DXD
In care F-debitul de alimentare al
Coloanei (kmolh)
W-debitul de reziduri
Pagina 6 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
D-debitul de distilat
Xfractia morala a componentului molatil
ΜD
XD=ωDmdashmdash
Mi
ωd=fractia masica(kmolkg amestec)
XD=066middot (XDmiddot46+18-18XD)
macrmacrmacrmacrmacr46macrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacr
XD=0431
GmD=1800+10middotn=1800+10middot2=1820kgzi=7583kgh
_
MD=0431middot46+(1-0431)middot18=30068KGKmol
GmD 7583 ndash4
D=mdashmdashmdash= mdashmdashmdashmdash=252Kmolh=7middot10 Kmols
ndash 30068
MD
ΩF=005+0001n
ΩF- se numeste raport masic
ΩF=005+0001middot2=0052Kg alcoolKmol
ndash
ΩF MF
XF= mdashmdashmdash∙mdashmdashmdash
1+ΩF Mi
XF=0019
ndash
MF=XF∙M ETOH+(1+XF)∙MH2O
Pagina 7 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
ndash
MF= 0019∙46+(1-0019)∙18=18532kgKmol
F=D+W
FXF=DXD+WXW
F=2519+W
Fmiddot0019=2519middot0431+Wmiddot001
ndash4
F=117849Kmolh=327middot10 Kmols
ndash3
W=11533Kmolh=3203∙10 Kmols
ndash
Mw=Xw∙METOH+(1-Xw)∙MH2O
ndash
Mw=001∙46+(1-001)∙18=1828KgKmol
ndash
Gmw=Mw∙W=1828∙11533=2108232Kgh
ndash
Gmw=MF∙F
GmF=18532∙117849=2183972Kgh
42 Determinarea numarului de talere reale
421 Calculul reflexsului minim si a numarului minim de talere
Dimensionarea tehnologica a coloanelor de rectificare consta in determinarea
prin calcul a diametrului coloanei si a numarului de talere reale
Aceste marimi depind atat de conditiile de operare impuse( debit de alimentare
distilat reziduri compozitia fiecarei faze) determinate cu ecuatiile de bilant de materiale cat
si de intensitatea transferului de masa
Pagina 8 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reflexul coloanelor de rectificare
Reflexul minim pentru amestecuri binare se determina cu relatia
Lmin XDndashyF
mdashmdashmdashmdash = mdashmdashmdashmdash
Lmin+1 XDndashXF
Lmin 0431-017
mdashmdashmdashmdash = mdashmdashmdashmdashmdash = 0633
Lmin+1 0431-0019
Lmin=1967KmoliKmolD
Lmin este refluxul minim
VF este fractia molara a componentului nolatil in faza de vapori corespunzatoare
compozitiei XF
Atunci cand coloana opereaza la reflux total numarul de talere este minim
Determinarea numarului de talere minim teoretice este prezentat in fig IV1
Numarul minim de talere teoretice este 2
Calculul reflexului optim
Reflexul optim al unei coloane de rectificare se poate calcula cu relatia urmatoare
Loptim Nmin
mdashmdashmdash ndash1= 0192
Lmin Lmin
Lmin- reflexul minim KmolKmoli distilat
Nmin- numarul minim de talere teoretice
Pagina 9 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Loptim Nmin
mdashmdashmdash = 1+0192 mdashmdashmdash
Lmin Lmin
Loptim 2
mdashmdashmdash =1+0192
1967 1967
L=Loptim=2347 KmolKmol distilat
Determinarea grafica si analitica a numarului de talere teoretice
Pentru determinarea grafica a numarului de talere se foloseste metoda McCalu ndash
Thiele Numarul de talere teoretice este egal cu numarul treptelor liniei trasate intre curba de
echilibru a sistemului si cele doua linii de operare ale caror ecuatii sunt
L
-dreapta de concentrare Y-XD= (X-XD)
L+1
L+F
-dreapta de epuizare Y-Xw = (X-XD)
L+1
Pe diagrama de echilibru din figura IV2 se traseaza dreptele de concentrare si
epuizare care trec prin punctele de coordonate (XDXD) si (Xw Xw) si se intersecteaza pe
verticala in punctul X=XF Verticala din XF corespunde stari termice a alimentarii q=1
Ordonata punctului de intersectie se poate determina trasand pe curba de echilibru
dreapta de concentrare avand ordonata la origine data de relatia
XD
Yo =
L+1
0431
Yo= = 0128
2347 +1
Pagina 10 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
NNT=3
Determinarea NTT prin metoda analitica
L L
Xn-1 yn
Xn Yn+1
L este debitul de lichid descendent
V este debitul de vapori ascedent
Compozitia lichidului care paraseste un teler n se noteaza cu Xn iar pentru vapori cu
Yn
Intre Yn si Xn (daca este talerul teoretic) exista o relatie de echilibru relatia Fenske
α x
Y=
1+(α-1)x
α este volatilitatea relativa
P1
α=
P2
P1P2 sunt presiunile de vapori ale componentilor puri (1- ETOH 2- H2O)
Y 1-X
α=
X 1-Y
X
Y
-
f
u
0 001
9
0721 009
6
0123 016
6
023
3
032
7
039
6
05079 057
3
06763 07472 0894
Pagina 11 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
n
c
t
i
i
l
e
m
o
l
a
r
e
a
l
e
a
l
c
o
o
l
u
l
u
i
α
gt
Pagina 12 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
1
X
Y 0 017 03891 043
7
047 050
8
054
4
058
2
061
2
0656 068
4
07385 07815 0894
α _ 10
57
819 727 628 520 391 286 240 1
85
16
1
13
5
121 1
αc=8676
Pentru calculul analitic se porneste cu o relatie de echilibru
αxi
φi =
1+(α- 1)Xi
intre compozitia vaporilor ce intra pe talerul n si lichidul ce paraseste talerul n exista
urmatoarea relatie de operare
L XD
Yn+1= Xn +
L+1 L+1
Vaporii care ies pe la varful coloanei si au compozitia φ1 sunt condesati total ceea ce
inseamna ca lichidul ce iese din condensator au aceeasi compozitie Se repeta calculul pana
cand XnleXF
Y1=XD=0431
X1=080 XnleXF 08gt0019
Y2=0184
X2=0025 XnleXF 0025gt0019
Y3=0145
X3=0019 XnleXF 0019=0019
X4=0018
Y4=0141
XnleXF 0018lt0019 NTT=3
424 Calculul diametrului coloanei si calculul hidrodinamic al talerului
Pagina 13 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Calculul debitelor de lichid si de vapori din zona de concentrare si epuizare
Cunoscand presiunea la varful coloanei (pF) presiunea orientativa in alimentare
(pF)si in reziduri(pW) se determina tD tFsi tW
Bi
Ai-
P=sumXiPi=sumXi∙10 t+Ci
PF=790mmHg
BETOH BH2O
AETOH AH2O-
PF=XF∙10 t+CETOH +(1-XF)∙10 t+CH2O
Tf=10044ordmC
PD=760mmHg
1 Yi
=sum XD=YD=0431
PD Pi
1 YD (1-YD)
= +
PD AETOH BETOH AH2O BH2O
10 10
t+CETOH t+CH2O
1 0431 0569
= +
760 804494 15543 796681 166821
10 10
t+22265 t+228
tD= 925ordmC
PW=820mmHg
BETOH BH2O
AETOHndash AH2Ondash
t+CETOH t+CH2O
Pagina 14 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Pw=Xwmiddot10 +(1ndashXw)∙10
15543 16682
804494ndash 796681ndash
t+22265 t+228
820=001∙10 + 099∙10
tw=101ordmC
Temperaturile medii in zona de concentrare si epuizare sunt
tD+tF
tc=
2
925+10044
tc= =9647ordmC
2
tf+tw
te=
2
10044+1018
te= =10112ordmC
2
Pentru zona de concentrare
Debitul de lichid
Lc=LmiddotD
Lc=2347middot2519= 5912Kmolh=00016Kmols
Debitul de vapori
Vc=(L+1)middotD
Vc=(2347+1)middot2519=8912Kmolh=000234Kmols
_
Mc=METOHmiddotXc+M2(1ndashX2)
XD+XF
Xc=
2
0431+0019
Xc= =0225kgKmol
2
Pagina 15 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
_
Mc=46middot0225+18middot0775=243KgKmol
Debitul masic de lichid
_
Gm liq=MmiddotLc=243middot000164=00398kgKmol
Debitul masic de vapori
_
Gm vap=McmiddotVc=243middot000234=005686kgs
Gm
Gv=
φ
φ=densitatea amestecului
Pentru faza lichida
1 ωі ( 1-ωі)
= +
φam φ1 φ2
φ1φ2mdashdensitatea etanolului respectiv a apei
ωі- fractia masica
Xc Mi 0225middot46
ωc= _ = =0425
Mc 243
Xe Mi
ωe= _
Me
1 0425 0575
= + = 000118
φc 72362 96377
φc=84745 kgmsup3
Pentru vapori _
To P M To P
φam= φo middot = middot middot
T Po 224 T Po
Pagina 16 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
PF+PD
Pc=
2
750+760
Pc= =775mmHg
2
Tc=To+Tc
Tc=273+9647=36947K
_
M=YcMETOH+(1-Yc)MH2O
αXc
Yc=
1+(α-1)Xc
86760225
Yc= =0715
1+(8676-1)0225
_
Mc=3802 KgKmol
3802 273 775
φc= = 1278Kgmsup3
224 36947 760
Pentru zona de epuizare
Le=Lc+F
Le=5912 +117849= 123761Kmolh=00343Kmolh
Ve=Vc=8431Kmolh=000234Kmols
_
Me=METOHmiddotXe+MH2O(1-Xe)
XF+Xw 0019+001
Xe= = =00145
2
_
Me=46middot00145+18middot0986=18392KgKmol
Pagina 17 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
_
Gm liq=Memiddot Le=18392middot00343=063084Kgs
_
Gm vap=MemiddotVe=18392middot000234=004303Kgs
1 ωe (1-ωe)
= +
φe φETOH φH2O
Xe Mi 0014546
ωe= _ = =0036
Me 18392
1 0036 0964
= + = 000105
φe 71781 95993
φe=94841kgmsup3
PF+Pw
Pe = Me=21164KgKmol
2
790+820
Pe = =805mmHg
2
Te=273+10112=37412
21164 273 805
φe= =0730Kgmsup3
224 37412 760
Zona de concentrare Zona de epuizare
liq vapori liq vapori
LV(Kmolh) 5912 8431 123761 8431
LV(Kmols) 000164 000234 00343 000234
Gm(kgs) 00398 008896 063084 004952
Gv(msup3s) 0000046 00696 000066 00678
Pagina 18 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Zona de concentrare
Determinarea diametrului coloanei
In vederea dimensionarii talerului este necesar sa se calculeze diametrul coloanei
Pentru o distanta intre talere H=03m din figura (III6) pentru valoarea raportului
φg 1278 -3
= = 000150=15middot10 viteza in coloane cu talere W=079ms
φe 84745
Pentru talere perforate viteza de lucru va fi
W=80-90 W max
Wmax=079135=10665ms
85
Wlucru= 10665=0906ms
100
Diametrul coloanei va fi
425056
dc= 46v = =0312m
πw 31418363600
Se standardizeazadc=03m
Recalculam viteza
46v
W= =0985ms
Π dcsup2
b)Calculul suprafetei efective a talerului
Suprafata ocupata de un deversor se calculeaza cu relatia
dcsup2 πα
Sd= ( -sin )
180
unde α este unghiul la centru corespunzator coardei deversorului
α b
=arcsin
dc
b este lungimea progului de deversare
b=(06divide08)dc
Se alege b=06middotdc =06middot03=018
Pagina 19 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
α = arcsin 018 =arcsin 06harrα=7374degC
03sup2 314middot7374
Sd= ( ndashsin 7374)=000367msup2
180
Suprafata efectiva a talerului va fi
_
Vdcsup2 314∙03sup2
St=Ac-25d= ndash25d = ndash 2∙000367=006331msup2
2 4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului Viteza gazului in orificiile
talerului trebuie sa fii mai mare decat viteza critica la care lichidul curge prin perforatii
Viteza minima a gazului
Wmin=067 g middot φe he
sect φg
g-acceleratia gravitationala ms
sect-coeficient de rezistenta
φgφe- densitatea lichidului respectiv gazului kgmsup3
he- inaltimea suspensiei pe talerm
h1
he= hp +
13k
hp- este inaltimea pragului de deversare m
k-raportul dintre densitatea spumei si lichidului(k=05)
ndash3 L ⅔
h1=C1middotC2middot10
b
C1-coeficientul ce depinde de forma placii deversoare (C1=28divide38 pentru placa
plana)
C2- coeficient adimensional determinat din figura III7
L-debitul de lichid care trece pe taler msup3 h
Pagina 20 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
L 01656
= =1204
25 25
b 018 din figura III7 se alege C2=101
b
=06
dc
-3 01656 ⅔ ndash3
h1=25middot101middot10 =26 ∙10 m
018
ndash3
ndash2 26∙10
he= 25middot10 + =0029 m
13∙05
ndash2
(k=05hp=25∙10 m)
Viteza minima in orificii va fi
Wmin=067 981 ∙ 84745 ∙0029 =682ms
182 1278
(sect=182)
Viteza gazului in orificiile talerului
100A
Wo=W
Stmiddotφ
St - suprafata activa a talerului msup2
φ- sectiunea libera a orificiilor talerului ()
W- viteza gazului in coloana ms
πdosup2
φ= 100 _
2radic3 tsup2
t=pasul dintre doua orificii
t=(25divide5)do
t=3middot2=6mm=6middot10ˉ sup3m
Pagina 21 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
100π(210ˉ sup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3(6middot10ˉsup3)sup2
314middot03sup2
Wo=0985 100 4 =1091ms
006331middot1007
Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler
he= hus+hσ+hst
ht-caderea totala de presiunem
hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm
hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim
hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm
sectwosup2φg 1821091sup2middot1278
hus= = =0016m
2gφe 2middot981middot84745
hσ= 4σe
138doφeg
σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm
hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m
138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981
hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m
ht=0016+000864+001885=004349m
Hge(18divide2)ht
H-distanta dintre talere
03gt0000769 adevarat
B zona de epuizare
determinarea diametrului coloanei
φg 0730 ndash4
= =0000769=769middot10
φe 94841
H= 03m
Pagina 22 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms
Viteza de lucru
85
Wlucru= (095135)=109ms
100
424408
dc= =028m
3143600109
Se standardizeaza dc=03m
Se calculeaza viteza w=0959ms
dcsup2 314α
Sd= ( ndashsinα)
8 180
α = b
dc
b=06dc=0603=018m
b 018 α
= =06 = arcsin06 α=7374ordm
dc 03 2
032 314middot7374
Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2
180
314∙03sup2
St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2
4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului
g φe
Wmin=067 middot middothe
sect φg
h1
he=hp+
13k
L 2376
Pentru = =172848
Pagina 23 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
25 25
b 018 C2=125
b
=06
dc
1921middot10ˉsup3
he=25middot10ˉsup2 + =0034m
13middot05
L ⅔ 2376 ⅔
h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m
b 018
981 94841
Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms
182 0730
t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m
100314 (210ˉsup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2
πmiddot03sup2
wo=0959middot 100 middot 4
006331middot1007
wo=1062ms
Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler
Ht=hus+hσ+hst
sectWosup2φ 18210620730
hus= = =0000758m
2gφe 298194841
4σe 4579710ˉsup3
hσ = = = 000903m
138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981
hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m
Pagina 24 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
ht=005207m
Hge(18divide2)ht
03gt0093 conditia se verifica
Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa
Zone de concentrare
a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia
XII57
05 072 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga
Ga= criteriul lui Galilui
Re=criteriul lui Reynolds
Sh= criteriul lui Sherwood
Sc= criteriul lui Schmidt
Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de
Gilliland(XII9) 23
ndash7 T 1 1
DA-B= 43 middot10 +
113 113 sup2 MA MB
P VA +VB
DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s
Tmdashtemperatura absoluta k
Pmdashpresiunea absoluta totala atm
Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)
MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor
VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol
VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol
23
ndash7 36946 1 1 ndash7
DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s
1019 194⅓ +638⅓ 18 46
Pagina 25 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
tc=9647ordmC Tc=36947k
Pc=775mmHg Pc=1019 atm
η
Sc=
φD
η=vascozitatea amestecului da P
φ=densitatea amestecului kgmsup3
ndash5
117middot10
Sc= =0478
ndash7
19121∙10∙1278
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4∙6v 4middot25056
W= = = 098ms
3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2
wmiddothstmiddotφ 0980018851278
Re= = =201782
ndash5
η 11710
ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5
Ga= = ndash5 =783middot10
η sup2 117middot10 sup2
05 072 024 05 072 5 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688
Coeficientul kg rezulta ndash7
ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600
Kg= = = 1084133mh
Hst 001885
Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se
utilizeaza relatia
Kmol 1 273 m 1 273
Pagina 26 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
= middot middot = middot
1084133=35761kmolmsup2hDy
msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia
XII59
05 11 024middotμ-1
Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga
hst
Γ= este un simplex geometric
hs
Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13
ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7
D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s
⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓
η VAndash Vo 116910 638 - 8
ηmdashvascozitatea P
Vomdashconstanta caracteristica a lichidului
ndash5
η 116910
Sc= = ndash5 = 01107
φD 124510∙84745
We∙hst∙φe 6e
Re= We=
ηe 3600St
ndash4
726510 00188584745
Re= ndash5 =99245
1169∙10
01656 ndash4
We= = 7265∙10 ms
Pagina 27 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
3600 ∙006331
g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2
Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm
ηsup2 1169middot10
05 11 024 -1 05 11 024 -1
Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386
Coeficientul ke ndash7
ShmiddotD 20540386middot1245middot10
Ke= = =4885mh
hst 001885
Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84
Kmol φв m
=
msup2middothDx Mв h
Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol
φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3
Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx
B Zona de epuizare
Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz
Coeficientul de difuziune este
ndash7 Tsup3sup2 1 1
DAB=4310 +
P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB
ndash7 ndash7
DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s
1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46
te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm
ndash5
Pagina 28 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η 12110
Sc= = ndash7 =088
φD 07301874510
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4Gv 4middot24408
W= = =0959ms
3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2
095middot003546middot0730
Re= ndash5 =203235
121middot10
981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5
Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10
121middot10
Sh=480082
Sh∙D
Kg= =9136179mh
Hst
1 273
Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy
224 37412
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid
ndash7 T ndash7
D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s
η(VA⅓ndash Vo⅓)
Ge
We= =001042ms
3600St
We hst φ
Re= =8612215
Pagina 29 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η
Ga=2376310sup1sup2
Sh=1597218683
micro= hst =0681
ht
Sh D
ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx
hst
Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49
1
kg=
m
kg + ke
m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)
dy α
m= = mc =1166 me=7025
dx (1+(α-1)x)sup2
c 1
kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy
1 1166
+
35761 170368837
e 1
kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx
1 7025
+
29762 3029445957
Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale
La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se
determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se
calculeaza cu relatia XIV39
Pagina 30 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Kg St
__ __
AB=BCmiddot Gv
Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este
prezentata in figura IV2
__ __
AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare
__ __
AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare
__ __
X=035 AB=44 BC=03
__ __
X=038 AB=42 BC=028
__ __
X=03 AB=47 BC=032
__ __
X=02 AB=51 BC=034
__ __
X=01 AB=49 BC=033
__ ___
X=05 AB=27 BC=018
__ ___
X=001 AB=17 BC=018
Din figura N2 se obtine
NTR=5
Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare
Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de
Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru
vapori
Π dsup2 stut
Gv=wmiddotA=w
Pagina 31 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4
46v
d=
πw
1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms
400696
d= =0066m=66mm
31420
Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms
2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms
Gv=LxD=234700007=0001642kmols
(GmMc) 0001642243
Gv= = =0000047msup3s
φ 84745
d=00044m=44mm
Standardizarea dext=25mm dint=9mm
Se recalculeaza vitezaw=073ms
3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid
F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg
1 ω1 (1-ω1) __
= + ω1=XFMMF
φam φ 1 φ2
φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s
Se alege w=3ms
d=00164m=164mm
Standardizarea dext =25mm dint=16mm
Se recalculeaza viteza w=318ms
4 Stutul de evacuare rapida
V coloana=Vcil+Vsfera
Consideramcoloana plina cu apa
Pagina 32 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute
Volumul de lichid
Debitul de golire=
Timp de golire
Π dsup3 314middot03sup3
V sfera = = =0014msup3
6 6
Vcilindru=Hcilindru πdsup24
Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He
Hc=2H+r =2middot03+015=075m
He=3H+r =3middot03+015=105m
Ht=(5-1)middot03+075+105=3m
Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m
Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3
4
Vcoloana=019+0014=0204msup3
Debitul de golire=0204600=0000341msup3s
Se alege w=3ms
d=0012m=12mm
Standardizare dext=25mm dint=17mm
Se calculeaza viteza w=29ms
6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare
Se alege w=20ms
d=00657m=657mm
Standardizare dext=76mm dint=66mm
Se recalculeaza viteza w=198ms
44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare
Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul
unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza
debitul
Pagina 33 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT
montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA
Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic
astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit
Reglare compozitiei si debitului de reflux
Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza
prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie
de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul
de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand
constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei
distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux
ramanand constant
Reglarea nivelului lichidului din blaz
Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin
intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care
comanda ventilul situat inainte de refierbator
Reglarea concentratiei de blaz
Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in
comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra
echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in
coloana
Pagina 34 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
CAPITOLUL 5
DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA
51 Bilantul termic al schimbatorului
G2T2rdquo
G1=W=11534 kmolh
G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm
t1rdquo=40ordmC
G2t2rsquo
G2-debitul fluidului de racire
t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC
Calculul debitului de apa de racire
Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula
prin tevi
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)
Q-fluxul termic w
C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd
Temperatura medie a amestecului este
t1rsquo+t1rdquo 1018+40
tm= = =709ordmC
2 2
Temperatura medie a apei
28+38
tm= =33ordmC
2
Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol
W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs
Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd
G1C1(t1rsquo-t1rdquo)
G2= =1295137kgh=359kgs
C2(t2rdquo-t2rsquo)
Pagina 35 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)
Calculul preliminar al fortei motrice
Dtrsquo-Dtrdquo
Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo
Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo
ln
Dtrdquo
52 Predimensionarea schimbatorului de caldura
Q=KA Dtm
K=coeficientul total de transfer de caldura
A=aria suprafetei de transfer termic
Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta
Q 15033323
A= = =969msup2
K Dtm 500middot31
Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane
A=905 L=4000mm De=99mm
n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm
53 Verificarea ariei de transfer termic
a)Alegerea ecuatiei de transfer termic
Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de
caldura
-pentru fluidul ce circula prin tevi
W1 d φ1 4G1
Re= W1=
η1 3600 φ1 π dsup2m
Re1018ordmC=1186129
Re40ordmC=674144
-pentru fluidul ce circula printre tevi
w2 d φ2 4G2 d
Re= =
η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2
Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606
Pagina 36 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim
turbulent)
Criteriul Reynolds
4G1
Re= Re709ordmC=935752
3600πn d η1
Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32
08 04
Nn=0023RemiddotPr
Cp η
Pr=
λ
Cpam709ordmC=415399Jkggrd
ndash4
ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s
λam709ordmC=06702wmgrd
Pr=259
Nn=5057
Nn λ
α1= =10044wmsup2grd
d
c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi
Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)
06 03 η 014
Nn=Cre Pr
Ηp
-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma
06
C=116 d echin Dn-nsup2dsup2
dechin= =0057
Dn+nmiddotd
C=0209
Pagina 37 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4 G2d
Re= =7511914
3600π(Dsup2-ndsup2)η2
ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots
λh2o33ordmC=066wmgrd
Pr=496 -014
Nn=14336(ηp)
Nn λ2 -014
α2= =24899(ηp)
d
d)Calculul coeficientului total de transfer termic
Se utilizeaza ecuatia VIII9
1
K=
1 δp 1 1
+ +sum +
α1 λp i=1 αci α2
α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd
δ-grosimea peretelui tevii m
λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd
αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam
Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este
r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1
Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua
fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua
fete ale peretelui (tevii) tp1tp2
tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din
egalitatile
tp1 fluxului termic unitar prin cele trei
straturi
Tp2 tm2
Pagina 38 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)
tp1=293+095tp2
-014 -33
k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)
Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari
Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)
Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC
ηp=000118cp
1
K= =57315wmsup2grd
-5 1
+000055+43middot 10 +
10044 6399043
e)Calculul fortei motrice
Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se
recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)
DTmrsquo=FDtm
F-factor de corectie(Flt1)
In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)
t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo
P= =0156 R= =618
t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo
-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie
F=095
Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC
f)Determinarea suprafetei de transfer termic
Q
A= = 89msup2
KmiddotDtrsquom
Amc=89msup2ltAdisp=969msup2
Schimbatorul are o rezerva de 88
Calculul mecanic sumar si hidrodinamic
a)Calculul mecanic sumar
Pagina 39 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Dimensionarea stuturilor
G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv
d=
πw
G1trdquo1(2)
G2t2rdquo
(1)Stut de intrare amestec
G1=w=210841kgh=05856kgs
1 ω1 ω2
= +
φam φ1 φ2
1 0025 0974
La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3
φam 71693 95935
La 40ordmC φam=98754kgmsup3
05856
G1= =0000614msup3s(1018ordmC)
95225
05856
G1= =0000592msup3s(40ordmC)
98754
W=3ms
4middot0000614
d1= = 0016m
314middot3
Standardizare dext=25mm dint=16mm
Viteza recalculata w=305ms
(2)Stut de iesire amestec
d2= 4middot0000592
Pagina 40 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
314middot3 =00158m
Standardizare dext=25mm dint =16mm
Viteza recalculata w=294ms
(3) Stut de intrare apa
G2= 1295137kgh=359kgs
359
G2= =0003604msup3s (28ordmC)
99607
359
G2= =000361msup3s(38ordmC)
99419
d3= 4middot0003604 =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=301ms
Stut de iesire apa
4middot000361
D4= =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=302ms
Stut de aerisire
dext=32mm dint=25mm
Greutatea schimbatorului in functionare
Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace
Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi
Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg
4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3
Pagina 41 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Vcapace= = = = 001413msup3
3 6 6
Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg
πdsup2 intmiddotL
Vteava=πRsup2L= =000362msup3
4
Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg
V=Vmanta-Vtevi=01919msup3
Mapa=1413+72596+19191=27863kg
Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori
Mstut=10kg
Mcapace=Vmiddotφotel=911kg
dextmantasup3-dintmantasup3
V=34π =000116msup3
8
Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg
Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3
Mpereti despartitori=3kg
Mtevi =14197kg
V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3
Mplaci tubulare =2862kg
Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3
Mmetal=31259kg
G=mapa+mmetal=59122kg
G=59122middot981=579KN
Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600
B=255C=450K=25L2=625)
Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)
Caderea de presiune prin frecare(Dpf)
Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ
Pagina 42 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
D-debitul de distilat
Xfractia morala a componentului molatil
ΜD
XD=ωDmdashmdash
Mi
ωd=fractia masica(kmolkg amestec)
XD=066middot (XDmiddot46+18-18XD)
macrmacrmacrmacrmacr46macrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacrmacr
XD=0431
GmD=1800+10middotn=1800+10middot2=1820kgzi=7583kgh
_
MD=0431middot46+(1-0431)middot18=30068KGKmol
GmD 7583 ndash4
D=mdashmdashmdash= mdashmdashmdashmdash=252Kmolh=7middot10 Kmols
ndash 30068
MD
ΩF=005+0001n
ΩF- se numeste raport masic
ΩF=005+0001middot2=0052Kg alcoolKmol
ndash
ΩF MF
XF= mdashmdashmdash∙mdashmdashmdash
1+ΩF Mi
XF=0019
ndash
MF=XF∙M ETOH+(1+XF)∙MH2O
Pagina 7 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
ndash
MF= 0019∙46+(1-0019)∙18=18532kgKmol
F=D+W
FXF=DXD+WXW
F=2519+W
Fmiddot0019=2519middot0431+Wmiddot001
ndash4
F=117849Kmolh=327middot10 Kmols
ndash3
W=11533Kmolh=3203∙10 Kmols
ndash
Mw=Xw∙METOH+(1-Xw)∙MH2O
ndash
Mw=001∙46+(1-001)∙18=1828KgKmol
ndash
Gmw=Mw∙W=1828∙11533=2108232Kgh
ndash
Gmw=MF∙F
GmF=18532∙117849=2183972Kgh
42 Determinarea numarului de talere reale
421 Calculul reflexsului minim si a numarului minim de talere
Dimensionarea tehnologica a coloanelor de rectificare consta in determinarea
prin calcul a diametrului coloanei si a numarului de talere reale
Aceste marimi depind atat de conditiile de operare impuse( debit de alimentare
distilat reziduri compozitia fiecarei faze) determinate cu ecuatiile de bilant de materiale cat
si de intensitatea transferului de masa
Pagina 8 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reflexul coloanelor de rectificare
Reflexul minim pentru amestecuri binare se determina cu relatia
Lmin XDndashyF
mdashmdashmdashmdash = mdashmdashmdashmdash
Lmin+1 XDndashXF
Lmin 0431-017
mdashmdashmdashmdash = mdashmdashmdashmdashmdash = 0633
Lmin+1 0431-0019
Lmin=1967KmoliKmolD
Lmin este refluxul minim
VF este fractia molara a componentului nolatil in faza de vapori corespunzatoare
compozitiei XF
Atunci cand coloana opereaza la reflux total numarul de talere este minim
Determinarea numarului de talere minim teoretice este prezentat in fig IV1
Numarul minim de talere teoretice este 2
Calculul reflexului optim
Reflexul optim al unei coloane de rectificare se poate calcula cu relatia urmatoare
Loptim Nmin
mdashmdashmdash ndash1= 0192
Lmin Lmin
Lmin- reflexul minim KmolKmoli distilat
Nmin- numarul minim de talere teoretice
Pagina 9 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Loptim Nmin
mdashmdashmdash = 1+0192 mdashmdashmdash
Lmin Lmin
Loptim 2
mdashmdashmdash =1+0192
1967 1967
L=Loptim=2347 KmolKmol distilat
Determinarea grafica si analitica a numarului de talere teoretice
Pentru determinarea grafica a numarului de talere se foloseste metoda McCalu ndash
Thiele Numarul de talere teoretice este egal cu numarul treptelor liniei trasate intre curba de
echilibru a sistemului si cele doua linii de operare ale caror ecuatii sunt
L
-dreapta de concentrare Y-XD= (X-XD)
L+1
L+F
-dreapta de epuizare Y-Xw = (X-XD)
L+1
Pe diagrama de echilibru din figura IV2 se traseaza dreptele de concentrare si
epuizare care trec prin punctele de coordonate (XDXD) si (Xw Xw) si se intersecteaza pe
verticala in punctul X=XF Verticala din XF corespunde stari termice a alimentarii q=1
Ordonata punctului de intersectie se poate determina trasand pe curba de echilibru
dreapta de concentrare avand ordonata la origine data de relatia
XD
Yo =
L+1
0431
Yo= = 0128
2347 +1
Pagina 10 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
NNT=3
Determinarea NTT prin metoda analitica
L L
Xn-1 yn
Xn Yn+1
L este debitul de lichid descendent
V este debitul de vapori ascedent
Compozitia lichidului care paraseste un teler n se noteaza cu Xn iar pentru vapori cu
Yn
Intre Yn si Xn (daca este talerul teoretic) exista o relatie de echilibru relatia Fenske
α x
Y=
1+(α-1)x
α este volatilitatea relativa
P1
α=
P2
P1P2 sunt presiunile de vapori ale componentilor puri (1- ETOH 2- H2O)
Y 1-X
α=
X 1-Y
X
Y
-
f
u
0 001
9
0721 009
6
0123 016
6
023
3
032
7
039
6
05079 057
3
06763 07472 0894
Pagina 11 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
n
c
t
i
i
l
e
m
o
l
a
r
e
a
l
e
a
l
c
o
o
l
u
l
u
i
α
gt
Pagina 12 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
1
X
Y 0 017 03891 043
7
047 050
8
054
4
058
2
061
2
0656 068
4
07385 07815 0894
α _ 10
57
819 727 628 520 391 286 240 1
85
16
1
13
5
121 1
αc=8676
Pentru calculul analitic se porneste cu o relatie de echilibru
αxi
φi =
1+(α- 1)Xi
intre compozitia vaporilor ce intra pe talerul n si lichidul ce paraseste talerul n exista
urmatoarea relatie de operare
L XD
Yn+1= Xn +
L+1 L+1
Vaporii care ies pe la varful coloanei si au compozitia φ1 sunt condesati total ceea ce
inseamna ca lichidul ce iese din condensator au aceeasi compozitie Se repeta calculul pana
cand XnleXF
Y1=XD=0431
X1=080 XnleXF 08gt0019
Y2=0184
X2=0025 XnleXF 0025gt0019
Y3=0145
X3=0019 XnleXF 0019=0019
X4=0018
Y4=0141
XnleXF 0018lt0019 NTT=3
424 Calculul diametrului coloanei si calculul hidrodinamic al talerului
Pagina 13 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Calculul debitelor de lichid si de vapori din zona de concentrare si epuizare
Cunoscand presiunea la varful coloanei (pF) presiunea orientativa in alimentare
(pF)si in reziduri(pW) se determina tD tFsi tW
Bi
Ai-
P=sumXiPi=sumXi∙10 t+Ci
PF=790mmHg
BETOH BH2O
AETOH AH2O-
PF=XF∙10 t+CETOH +(1-XF)∙10 t+CH2O
Tf=10044ordmC
PD=760mmHg
1 Yi
=sum XD=YD=0431
PD Pi
1 YD (1-YD)
= +
PD AETOH BETOH AH2O BH2O
10 10
t+CETOH t+CH2O
1 0431 0569
= +
760 804494 15543 796681 166821
10 10
t+22265 t+228
tD= 925ordmC
PW=820mmHg
BETOH BH2O
AETOHndash AH2Ondash
t+CETOH t+CH2O
Pagina 14 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Pw=Xwmiddot10 +(1ndashXw)∙10
15543 16682
804494ndash 796681ndash
t+22265 t+228
820=001∙10 + 099∙10
tw=101ordmC
Temperaturile medii in zona de concentrare si epuizare sunt
tD+tF
tc=
2
925+10044
tc= =9647ordmC
2
tf+tw
te=
2
10044+1018
te= =10112ordmC
2
Pentru zona de concentrare
Debitul de lichid
Lc=LmiddotD
Lc=2347middot2519= 5912Kmolh=00016Kmols
Debitul de vapori
Vc=(L+1)middotD
Vc=(2347+1)middot2519=8912Kmolh=000234Kmols
_
Mc=METOHmiddotXc+M2(1ndashX2)
XD+XF
Xc=
2
0431+0019
Xc= =0225kgKmol
2
Pagina 15 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
_
Mc=46middot0225+18middot0775=243KgKmol
Debitul masic de lichid
_
Gm liq=MmiddotLc=243middot000164=00398kgKmol
Debitul masic de vapori
_
Gm vap=McmiddotVc=243middot000234=005686kgs
Gm
Gv=
φ
φ=densitatea amestecului
Pentru faza lichida
1 ωі ( 1-ωі)
= +
φam φ1 φ2
φ1φ2mdashdensitatea etanolului respectiv a apei
ωі- fractia masica
Xc Mi 0225middot46
ωc= _ = =0425
Mc 243
Xe Mi
ωe= _
Me
1 0425 0575
= + = 000118
φc 72362 96377
φc=84745 kgmsup3
Pentru vapori _
To P M To P
φam= φo middot = middot middot
T Po 224 T Po
Pagina 16 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
PF+PD
Pc=
2
750+760
Pc= =775mmHg
2
Tc=To+Tc
Tc=273+9647=36947K
_
M=YcMETOH+(1-Yc)MH2O
αXc
Yc=
1+(α-1)Xc
86760225
Yc= =0715
1+(8676-1)0225
_
Mc=3802 KgKmol
3802 273 775
φc= = 1278Kgmsup3
224 36947 760
Pentru zona de epuizare
Le=Lc+F
Le=5912 +117849= 123761Kmolh=00343Kmolh
Ve=Vc=8431Kmolh=000234Kmols
_
Me=METOHmiddotXe+MH2O(1-Xe)
XF+Xw 0019+001
Xe= = =00145
2
_
Me=46middot00145+18middot0986=18392KgKmol
Pagina 17 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
_
Gm liq=Memiddot Le=18392middot00343=063084Kgs
_
Gm vap=MemiddotVe=18392middot000234=004303Kgs
1 ωe (1-ωe)
= +
φe φETOH φH2O
Xe Mi 0014546
ωe= _ = =0036
Me 18392
1 0036 0964
= + = 000105
φe 71781 95993
φe=94841kgmsup3
PF+Pw
Pe = Me=21164KgKmol
2
790+820
Pe = =805mmHg
2
Te=273+10112=37412
21164 273 805
φe= =0730Kgmsup3
224 37412 760
Zona de concentrare Zona de epuizare
liq vapori liq vapori
LV(Kmolh) 5912 8431 123761 8431
LV(Kmols) 000164 000234 00343 000234
Gm(kgs) 00398 008896 063084 004952
Gv(msup3s) 0000046 00696 000066 00678
Pagina 18 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Zona de concentrare
Determinarea diametrului coloanei
In vederea dimensionarii talerului este necesar sa se calculeze diametrul coloanei
Pentru o distanta intre talere H=03m din figura (III6) pentru valoarea raportului
φg 1278 -3
= = 000150=15middot10 viteza in coloane cu talere W=079ms
φe 84745
Pentru talere perforate viteza de lucru va fi
W=80-90 W max
Wmax=079135=10665ms
85
Wlucru= 10665=0906ms
100
Diametrul coloanei va fi
425056
dc= 46v = =0312m
πw 31418363600
Se standardizeazadc=03m
Recalculam viteza
46v
W= =0985ms
Π dcsup2
b)Calculul suprafetei efective a talerului
Suprafata ocupata de un deversor se calculeaza cu relatia
dcsup2 πα
Sd= ( -sin )
180
unde α este unghiul la centru corespunzator coardei deversorului
α b
=arcsin
dc
b este lungimea progului de deversare
b=(06divide08)dc
Se alege b=06middotdc =06middot03=018
Pagina 19 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
α = arcsin 018 =arcsin 06harrα=7374degC
03sup2 314middot7374
Sd= ( ndashsin 7374)=000367msup2
180
Suprafata efectiva a talerului va fi
_
Vdcsup2 314∙03sup2
St=Ac-25d= ndash25d = ndash 2∙000367=006331msup2
2 4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului Viteza gazului in orificiile
talerului trebuie sa fii mai mare decat viteza critica la care lichidul curge prin perforatii
Viteza minima a gazului
Wmin=067 g middot φe he
sect φg
g-acceleratia gravitationala ms
sect-coeficient de rezistenta
φgφe- densitatea lichidului respectiv gazului kgmsup3
he- inaltimea suspensiei pe talerm
h1
he= hp +
13k
hp- este inaltimea pragului de deversare m
k-raportul dintre densitatea spumei si lichidului(k=05)
ndash3 L ⅔
h1=C1middotC2middot10
b
C1-coeficientul ce depinde de forma placii deversoare (C1=28divide38 pentru placa
plana)
C2- coeficient adimensional determinat din figura III7
L-debitul de lichid care trece pe taler msup3 h
Pagina 20 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
L 01656
= =1204
25 25
b 018 din figura III7 se alege C2=101
b
=06
dc
-3 01656 ⅔ ndash3
h1=25middot101middot10 =26 ∙10 m
018
ndash3
ndash2 26∙10
he= 25middot10 + =0029 m
13∙05
ndash2
(k=05hp=25∙10 m)
Viteza minima in orificii va fi
Wmin=067 981 ∙ 84745 ∙0029 =682ms
182 1278
(sect=182)
Viteza gazului in orificiile talerului
100A
Wo=W
Stmiddotφ
St - suprafata activa a talerului msup2
φ- sectiunea libera a orificiilor talerului ()
W- viteza gazului in coloana ms
πdosup2
φ= 100 _
2radic3 tsup2
t=pasul dintre doua orificii
t=(25divide5)do
t=3middot2=6mm=6middot10ˉ sup3m
Pagina 21 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
100π(210ˉ sup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3(6middot10ˉsup3)sup2
314middot03sup2
Wo=0985 100 4 =1091ms
006331middot1007
Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler
he= hus+hσ+hst
ht-caderea totala de presiunem
hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm
hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim
hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm
sectwosup2φg 1821091sup2middot1278
hus= = =0016m
2gφe 2middot981middot84745
hσ= 4σe
138doφeg
σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm
hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m
138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981
hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m
ht=0016+000864+001885=004349m
Hge(18divide2)ht
H-distanta dintre talere
03gt0000769 adevarat
B zona de epuizare
determinarea diametrului coloanei
φg 0730 ndash4
= =0000769=769middot10
φe 94841
H= 03m
Pagina 22 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms
Viteza de lucru
85
Wlucru= (095135)=109ms
100
424408
dc= =028m
3143600109
Se standardizeaza dc=03m
Se calculeaza viteza w=0959ms
dcsup2 314α
Sd= ( ndashsinα)
8 180
α = b
dc
b=06dc=0603=018m
b 018 α
= =06 = arcsin06 α=7374ordm
dc 03 2
032 314middot7374
Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2
180
314∙03sup2
St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2
4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului
g φe
Wmin=067 middot middothe
sect φg
h1
he=hp+
13k
L 2376
Pentru = =172848
Pagina 23 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
25 25
b 018 C2=125
b
=06
dc
1921middot10ˉsup3
he=25middot10ˉsup2 + =0034m
13middot05
L ⅔ 2376 ⅔
h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m
b 018
981 94841
Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms
182 0730
t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m
100314 (210ˉsup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2
πmiddot03sup2
wo=0959middot 100 middot 4
006331middot1007
wo=1062ms
Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler
Ht=hus+hσ+hst
sectWosup2φ 18210620730
hus= = =0000758m
2gφe 298194841
4σe 4579710ˉsup3
hσ = = = 000903m
138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981
hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m
Pagina 24 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
ht=005207m
Hge(18divide2)ht
03gt0093 conditia se verifica
Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa
Zone de concentrare
a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia
XII57
05 072 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga
Ga= criteriul lui Galilui
Re=criteriul lui Reynolds
Sh= criteriul lui Sherwood
Sc= criteriul lui Schmidt
Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de
Gilliland(XII9) 23
ndash7 T 1 1
DA-B= 43 middot10 +
113 113 sup2 MA MB
P VA +VB
DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s
Tmdashtemperatura absoluta k
Pmdashpresiunea absoluta totala atm
Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)
MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor
VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol
VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol
23
ndash7 36946 1 1 ndash7
DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s
1019 194⅓ +638⅓ 18 46
Pagina 25 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
tc=9647ordmC Tc=36947k
Pc=775mmHg Pc=1019 atm
η
Sc=
φD
η=vascozitatea amestecului da P
φ=densitatea amestecului kgmsup3
ndash5
117middot10
Sc= =0478
ndash7
19121∙10∙1278
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4∙6v 4middot25056
W= = = 098ms
3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2
wmiddothstmiddotφ 0980018851278
Re= = =201782
ndash5
η 11710
ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5
Ga= = ndash5 =783middot10
η sup2 117middot10 sup2
05 072 024 05 072 5 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688
Coeficientul kg rezulta ndash7
ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600
Kg= = = 1084133mh
Hst 001885
Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se
utilizeaza relatia
Kmol 1 273 m 1 273
Pagina 26 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
= middot middot = middot
1084133=35761kmolmsup2hDy
msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia
XII59
05 11 024middotμ-1
Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga
hst
Γ= este un simplex geometric
hs
Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13
ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7
D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s
⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓
η VAndash Vo 116910 638 - 8
ηmdashvascozitatea P
Vomdashconstanta caracteristica a lichidului
ndash5
η 116910
Sc= = ndash5 = 01107
φD 124510∙84745
We∙hst∙φe 6e
Re= We=
ηe 3600St
ndash4
726510 00188584745
Re= ndash5 =99245
1169∙10
01656 ndash4
We= = 7265∙10 ms
Pagina 27 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
3600 ∙006331
g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2
Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm
ηsup2 1169middot10
05 11 024 -1 05 11 024 -1
Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386
Coeficientul ke ndash7
ShmiddotD 20540386middot1245middot10
Ke= = =4885mh
hst 001885
Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84
Kmol φв m
=
msup2middothDx Mв h
Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol
φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3
Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx
B Zona de epuizare
Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz
Coeficientul de difuziune este
ndash7 Tsup3sup2 1 1
DAB=4310 +
P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB
ndash7 ndash7
DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s
1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46
te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm
ndash5
Pagina 28 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η 12110
Sc= = ndash7 =088
φD 07301874510
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4Gv 4middot24408
W= = =0959ms
3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2
095middot003546middot0730
Re= ndash5 =203235
121middot10
981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5
Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10
121middot10
Sh=480082
Sh∙D
Kg= =9136179mh
Hst
1 273
Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy
224 37412
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid
ndash7 T ndash7
D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s
η(VA⅓ndash Vo⅓)
Ge
We= =001042ms
3600St
We hst φ
Re= =8612215
Pagina 29 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η
Ga=2376310sup1sup2
Sh=1597218683
micro= hst =0681
ht
Sh D
ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx
hst
Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49
1
kg=
m
kg + ke
m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)
dy α
m= = mc =1166 me=7025
dx (1+(α-1)x)sup2
c 1
kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy
1 1166
+
35761 170368837
e 1
kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx
1 7025
+
29762 3029445957
Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale
La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se
determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se
calculeaza cu relatia XIV39
Pagina 30 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Kg St
__ __
AB=BCmiddot Gv
Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este
prezentata in figura IV2
__ __
AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare
__ __
AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare
__ __
X=035 AB=44 BC=03
__ __
X=038 AB=42 BC=028
__ __
X=03 AB=47 BC=032
__ __
X=02 AB=51 BC=034
__ __
X=01 AB=49 BC=033
__ ___
X=05 AB=27 BC=018
__ ___
X=001 AB=17 BC=018
Din figura N2 se obtine
NTR=5
Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare
Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de
Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru
vapori
Π dsup2 stut
Gv=wmiddotA=w
Pagina 31 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4
46v
d=
πw
1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms
400696
d= =0066m=66mm
31420
Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms
2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms
Gv=LxD=234700007=0001642kmols
(GmMc) 0001642243
Gv= = =0000047msup3s
φ 84745
d=00044m=44mm
Standardizarea dext=25mm dint=9mm
Se recalculeaza vitezaw=073ms
3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid
F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg
1 ω1 (1-ω1) __
= + ω1=XFMMF
φam φ 1 φ2
φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s
Se alege w=3ms
d=00164m=164mm
Standardizarea dext =25mm dint=16mm
Se recalculeaza viteza w=318ms
4 Stutul de evacuare rapida
V coloana=Vcil+Vsfera
Consideramcoloana plina cu apa
Pagina 32 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute
Volumul de lichid
Debitul de golire=
Timp de golire
Π dsup3 314middot03sup3
V sfera = = =0014msup3
6 6
Vcilindru=Hcilindru πdsup24
Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He
Hc=2H+r =2middot03+015=075m
He=3H+r =3middot03+015=105m
Ht=(5-1)middot03+075+105=3m
Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m
Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3
4
Vcoloana=019+0014=0204msup3
Debitul de golire=0204600=0000341msup3s
Se alege w=3ms
d=0012m=12mm
Standardizare dext=25mm dint=17mm
Se calculeaza viteza w=29ms
6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare
Se alege w=20ms
d=00657m=657mm
Standardizare dext=76mm dint=66mm
Se recalculeaza viteza w=198ms
44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare
Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul
unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza
debitul
Pagina 33 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT
montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA
Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic
astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit
Reglare compozitiei si debitului de reflux
Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza
prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie
de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul
de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand
constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei
distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux
ramanand constant
Reglarea nivelului lichidului din blaz
Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin
intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care
comanda ventilul situat inainte de refierbator
Reglarea concentratiei de blaz
Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in
comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra
echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in
coloana
Pagina 34 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
CAPITOLUL 5
DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA
51 Bilantul termic al schimbatorului
G2T2rdquo
G1=W=11534 kmolh
G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm
t1rdquo=40ordmC
G2t2rsquo
G2-debitul fluidului de racire
t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC
Calculul debitului de apa de racire
Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula
prin tevi
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)
Q-fluxul termic w
C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd
Temperatura medie a amestecului este
t1rsquo+t1rdquo 1018+40
tm= = =709ordmC
2 2
Temperatura medie a apei
28+38
tm= =33ordmC
2
Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol
W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs
Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd
G1C1(t1rsquo-t1rdquo)
G2= =1295137kgh=359kgs
C2(t2rdquo-t2rsquo)
Pagina 35 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)
Calculul preliminar al fortei motrice
Dtrsquo-Dtrdquo
Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo
Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo
ln
Dtrdquo
52 Predimensionarea schimbatorului de caldura
Q=KA Dtm
K=coeficientul total de transfer de caldura
A=aria suprafetei de transfer termic
Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta
Q 15033323
A= = =969msup2
K Dtm 500middot31
Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane
A=905 L=4000mm De=99mm
n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm
53 Verificarea ariei de transfer termic
a)Alegerea ecuatiei de transfer termic
Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de
caldura
-pentru fluidul ce circula prin tevi
W1 d φ1 4G1
Re= W1=
η1 3600 φ1 π dsup2m
Re1018ordmC=1186129
Re40ordmC=674144
-pentru fluidul ce circula printre tevi
w2 d φ2 4G2 d
Re= =
η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2
Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606
Pagina 36 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim
turbulent)
Criteriul Reynolds
4G1
Re= Re709ordmC=935752
3600πn d η1
Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32
08 04
Nn=0023RemiddotPr
Cp η
Pr=
λ
Cpam709ordmC=415399Jkggrd
ndash4
ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s
λam709ordmC=06702wmgrd
Pr=259
Nn=5057
Nn λ
α1= =10044wmsup2grd
d
c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi
Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)
06 03 η 014
Nn=Cre Pr
Ηp
-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma
06
C=116 d echin Dn-nsup2dsup2
dechin= =0057
Dn+nmiddotd
C=0209
Pagina 37 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4 G2d
Re= =7511914
3600π(Dsup2-ndsup2)η2
ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots
λh2o33ordmC=066wmgrd
Pr=496 -014
Nn=14336(ηp)
Nn λ2 -014
α2= =24899(ηp)
d
d)Calculul coeficientului total de transfer termic
Se utilizeaza ecuatia VIII9
1
K=
1 δp 1 1
+ +sum +
α1 λp i=1 αci α2
α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd
δ-grosimea peretelui tevii m
λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd
αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam
Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este
r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1
Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua
fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua
fete ale peretelui (tevii) tp1tp2
tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din
egalitatile
tp1 fluxului termic unitar prin cele trei
straturi
Tp2 tm2
Pagina 38 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)
tp1=293+095tp2
-014 -33
k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)
Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari
Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)
Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC
ηp=000118cp
1
K= =57315wmsup2grd
-5 1
+000055+43middot 10 +
10044 6399043
e)Calculul fortei motrice
Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se
recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)
DTmrsquo=FDtm
F-factor de corectie(Flt1)
In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)
t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo
P= =0156 R= =618
t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo
-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie
F=095
Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC
f)Determinarea suprafetei de transfer termic
Q
A= = 89msup2
KmiddotDtrsquom
Amc=89msup2ltAdisp=969msup2
Schimbatorul are o rezerva de 88
Calculul mecanic sumar si hidrodinamic
a)Calculul mecanic sumar
Pagina 39 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Dimensionarea stuturilor
G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv
d=
πw
G1trdquo1(2)
G2t2rdquo
(1)Stut de intrare amestec
G1=w=210841kgh=05856kgs
1 ω1 ω2
= +
φam φ1 φ2
1 0025 0974
La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3
φam 71693 95935
La 40ordmC φam=98754kgmsup3
05856
G1= =0000614msup3s(1018ordmC)
95225
05856
G1= =0000592msup3s(40ordmC)
98754
W=3ms
4middot0000614
d1= = 0016m
314middot3
Standardizare dext=25mm dint=16mm
Viteza recalculata w=305ms
(2)Stut de iesire amestec
d2= 4middot0000592
Pagina 40 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
314middot3 =00158m
Standardizare dext=25mm dint =16mm
Viteza recalculata w=294ms
(3) Stut de intrare apa
G2= 1295137kgh=359kgs
359
G2= =0003604msup3s (28ordmC)
99607
359
G2= =000361msup3s(38ordmC)
99419
d3= 4middot0003604 =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=301ms
Stut de iesire apa
4middot000361
D4= =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=302ms
Stut de aerisire
dext=32mm dint=25mm
Greutatea schimbatorului in functionare
Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace
Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi
Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg
4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3
Pagina 41 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Vcapace= = = = 001413msup3
3 6 6
Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg
πdsup2 intmiddotL
Vteava=πRsup2L= =000362msup3
4
Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg
V=Vmanta-Vtevi=01919msup3
Mapa=1413+72596+19191=27863kg
Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori
Mstut=10kg
Mcapace=Vmiddotφotel=911kg
dextmantasup3-dintmantasup3
V=34π =000116msup3
8
Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg
Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3
Mpereti despartitori=3kg
Mtevi =14197kg
V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3
Mplaci tubulare =2862kg
Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3
Mmetal=31259kg
G=mapa+mmetal=59122kg
G=59122middot981=579KN
Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600
B=255C=450K=25L2=625)
Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)
Caderea de presiune prin frecare(Dpf)
Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ
Pagina 42 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
ndash
MF= 0019∙46+(1-0019)∙18=18532kgKmol
F=D+W
FXF=DXD+WXW
F=2519+W
Fmiddot0019=2519middot0431+Wmiddot001
ndash4
F=117849Kmolh=327middot10 Kmols
ndash3
W=11533Kmolh=3203∙10 Kmols
ndash
Mw=Xw∙METOH+(1-Xw)∙MH2O
ndash
Mw=001∙46+(1-001)∙18=1828KgKmol
ndash
Gmw=Mw∙W=1828∙11533=2108232Kgh
ndash
Gmw=MF∙F
GmF=18532∙117849=2183972Kgh
42 Determinarea numarului de talere reale
421 Calculul reflexsului minim si a numarului minim de talere
Dimensionarea tehnologica a coloanelor de rectificare consta in determinarea
prin calcul a diametrului coloanei si a numarului de talere reale
Aceste marimi depind atat de conditiile de operare impuse( debit de alimentare
distilat reziduri compozitia fiecarei faze) determinate cu ecuatiile de bilant de materiale cat
si de intensitatea transferului de masa
Pagina 8 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reflexul coloanelor de rectificare
Reflexul minim pentru amestecuri binare se determina cu relatia
Lmin XDndashyF
mdashmdashmdashmdash = mdashmdashmdashmdash
Lmin+1 XDndashXF
Lmin 0431-017
mdashmdashmdashmdash = mdashmdashmdashmdashmdash = 0633
Lmin+1 0431-0019
Lmin=1967KmoliKmolD
Lmin este refluxul minim
VF este fractia molara a componentului nolatil in faza de vapori corespunzatoare
compozitiei XF
Atunci cand coloana opereaza la reflux total numarul de talere este minim
Determinarea numarului de talere minim teoretice este prezentat in fig IV1
Numarul minim de talere teoretice este 2
Calculul reflexului optim
Reflexul optim al unei coloane de rectificare se poate calcula cu relatia urmatoare
Loptim Nmin
mdashmdashmdash ndash1= 0192
Lmin Lmin
Lmin- reflexul minim KmolKmoli distilat
Nmin- numarul minim de talere teoretice
Pagina 9 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Loptim Nmin
mdashmdashmdash = 1+0192 mdashmdashmdash
Lmin Lmin
Loptim 2
mdashmdashmdash =1+0192
1967 1967
L=Loptim=2347 KmolKmol distilat
Determinarea grafica si analitica a numarului de talere teoretice
Pentru determinarea grafica a numarului de talere se foloseste metoda McCalu ndash
Thiele Numarul de talere teoretice este egal cu numarul treptelor liniei trasate intre curba de
echilibru a sistemului si cele doua linii de operare ale caror ecuatii sunt
L
-dreapta de concentrare Y-XD= (X-XD)
L+1
L+F
-dreapta de epuizare Y-Xw = (X-XD)
L+1
Pe diagrama de echilibru din figura IV2 se traseaza dreptele de concentrare si
epuizare care trec prin punctele de coordonate (XDXD) si (Xw Xw) si se intersecteaza pe
verticala in punctul X=XF Verticala din XF corespunde stari termice a alimentarii q=1
Ordonata punctului de intersectie se poate determina trasand pe curba de echilibru
dreapta de concentrare avand ordonata la origine data de relatia
XD
Yo =
L+1
0431
Yo= = 0128
2347 +1
Pagina 10 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
NNT=3
Determinarea NTT prin metoda analitica
L L
Xn-1 yn
Xn Yn+1
L este debitul de lichid descendent
V este debitul de vapori ascedent
Compozitia lichidului care paraseste un teler n se noteaza cu Xn iar pentru vapori cu
Yn
Intre Yn si Xn (daca este talerul teoretic) exista o relatie de echilibru relatia Fenske
α x
Y=
1+(α-1)x
α este volatilitatea relativa
P1
α=
P2
P1P2 sunt presiunile de vapori ale componentilor puri (1- ETOH 2- H2O)
Y 1-X
α=
X 1-Y
X
Y
-
f
u
0 001
9
0721 009
6
0123 016
6
023
3
032
7
039
6
05079 057
3
06763 07472 0894
Pagina 11 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
n
c
t
i
i
l
e
m
o
l
a
r
e
a
l
e
a
l
c
o
o
l
u
l
u
i
α
gt
Pagina 12 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
1
X
Y 0 017 03891 043
7
047 050
8
054
4
058
2
061
2
0656 068
4
07385 07815 0894
α _ 10
57
819 727 628 520 391 286 240 1
85
16
1
13
5
121 1
αc=8676
Pentru calculul analitic se porneste cu o relatie de echilibru
αxi
φi =
1+(α- 1)Xi
intre compozitia vaporilor ce intra pe talerul n si lichidul ce paraseste talerul n exista
urmatoarea relatie de operare
L XD
Yn+1= Xn +
L+1 L+1
Vaporii care ies pe la varful coloanei si au compozitia φ1 sunt condesati total ceea ce
inseamna ca lichidul ce iese din condensator au aceeasi compozitie Se repeta calculul pana
cand XnleXF
Y1=XD=0431
X1=080 XnleXF 08gt0019
Y2=0184
X2=0025 XnleXF 0025gt0019
Y3=0145
X3=0019 XnleXF 0019=0019
X4=0018
Y4=0141
XnleXF 0018lt0019 NTT=3
424 Calculul diametrului coloanei si calculul hidrodinamic al talerului
Pagina 13 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Calculul debitelor de lichid si de vapori din zona de concentrare si epuizare
Cunoscand presiunea la varful coloanei (pF) presiunea orientativa in alimentare
(pF)si in reziduri(pW) se determina tD tFsi tW
Bi
Ai-
P=sumXiPi=sumXi∙10 t+Ci
PF=790mmHg
BETOH BH2O
AETOH AH2O-
PF=XF∙10 t+CETOH +(1-XF)∙10 t+CH2O
Tf=10044ordmC
PD=760mmHg
1 Yi
=sum XD=YD=0431
PD Pi
1 YD (1-YD)
= +
PD AETOH BETOH AH2O BH2O
10 10
t+CETOH t+CH2O
1 0431 0569
= +
760 804494 15543 796681 166821
10 10
t+22265 t+228
tD= 925ordmC
PW=820mmHg
BETOH BH2O
AETOHndash AH2Ondash
t+CETOH t+CH2O
Pagina 14 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Pw=Xwmiddot10 +(1ndashXw)∙10
15543 16682
804494ndash 796681ndash
t+22265 t+228
820=001∙10 + 099∙10
tw=101ordmC
Temperaturile medii in zona de concentrare si epuizare sunt
tD+tF
tc=
2
925+10044
tc= =9647ordmC
2
tf+tw
te=
2
10044+1018
te= =10112ordmC
2
Pentru zona de concentrare
Debitul de lichid
Lc=LmiddotD
Lc=2347middot2519= 5912Kmolh=00016Kmols
Debitul de vapori
Vc=(L+1)middotD
Vc=(2347+1)middot2519=8912Kmolh=000234Kmols
_
Mc=METOHmiddotXc+M2(1ndashX2)
XD+XF
Xc=
2
0431+0019
Xc= =0225kgKmol
2
Pagina 15 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
_
Mc=46middot0225+18middot0775=243KgKmol
Debitul masic de lichid
_
Gm liq=MmiddotLc=243middot000164=00398kgKmol
Debitul masic de vapori
_
Gm vap=McmiddotVc=243middot000234=005686kgs
Gm
Gv=
φ
φ=densitatea amestecului
Pentru faza lichida
1 ωі ( 1-ωі)
= +
φam φ1 φ2
φ1φ2mdashdensitatea etanolului respectiv a apei
ωі- fractia masica
Xc Mi 0225middot46
ωc= _ = =0425
Mc 243
Xe Mi
ωe= _
Me
1 0425 0575
= + = 000118
φc 72362 96377
φc=84745 kgmsup3
Pentru vapori _
To P M To P
φam= φo middot = middot middot
T Po 224 T Po
Pagina 16 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
PF+PD
Pc=
2
750+760
Pc= =775mmHg
2
Tc=To+Tc
Tc=273+9647=36947K
_
M=YcMETOH+(1-Yc)MH2O
αXc
Yc=
1+(α-1)Xc
86760225
Yc= =0715
1+(8676-1)0225
_
Mc=3802 KgKmol
3802 273 775
φc= = 1278Kgmsup3
224 36947 760
Pentru zona de epuizare
Le=Lc+F
Le=5912 +117849= 123761Kmolh=00343Kmolh
Ve=Vc=8431Kmolh=000234Kmols
_
Me=METOHmiddotXe+MH2O(1-Xe)
XF+Xw 0019+001
Xe= = =00145
2
_
Me=46middot00145+18middot0986=18392KgKmol
Pagina 17 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
_
Gm liq=Memiddot Le=18392middot00343=063084Kgs
_
Gm vap=MemiddotVe=18392middot000234=004303Kgs
1 ωe (1-ωe)
= +
φe φETOH φH2O
Xe Mi 0014546
ωe= _ = =0036
Me 18392
1 0036 0964
= + = 000105
φe 71781 95993
φe=94841kgmsup3
PF+Pw
Pe = Me=21164KgKmol
2
790+820
Pe = =805mmHg
2
Te=273+10112=37412
21164 273 805
φe= =0730Kgmsup3
224 37412 760
Zona de concentrare Zona de epuizare
liq vapori liq vapori
LV(Kmolh) 5912 8431 123761 8431
LV(Kmols) 000164 000234 00343 000234
Gm(kgs) 00398 008896 063084 004952
Gv(msup3s) 0000046 00696 000066 00678
Pagina 18 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Zona de concentrare
Determinarea diametrului coloanei
In vederea dimensionarii talerului este necesar sa se calculeze diametrul coloanei
Pentru o distanta intre talere H=03m din figura (III6) pentru valoarea raportului
φg 1278 -3
= = 000150=15middot10 viteza in coloane cu talere W=079ms
φe 84745
Pentru talere perforate viteza de lucru va fi
W=80-90 W max
Wmax=079135=10665ms
85
Wlucru= 10665=0906ms
100
Diametrul coloanei va fi
425056
dc= 46v = =0312m
πw 31418363600
Se standardizeazadc=03m
Recalculam viteza
46v
W= =0985ms
Π dcsup2
b)Calculul suprafetei efective a talerului
Suprafata ocupata de un deversor se calculeaza cu relatia
dcsup2 πα
Sd= ( -sin )
180
unde α este unghiul la centru corespunzator coardei deversorului
α b
=arcsin
dc
b este lungimea progului de deversare
b=(06divide08)dc
Se alege b=06middotdc =06middot03=018
Pagina 19 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
α = arcsin 018 =arcsin 06harrα=7374degC
03sup2 314middot7374
Sd= ( ndashsin 7374)=000367msup2
180
Suprafata efectiva a talerului va fi
_
Vdcsup2 314∙03sup2
St=Ac-25d= ndash25d = ndash 2∙000367=006331msup2
2 4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului Viteza gazului in orificiile
talerului trebuie sa fii mai mare decat viteza critica la care lichidul curge prin perforatii
Viteza minima a gazului
Wmin=067 g middot φe he
sect φg
g-acceleratia gravitationala ms
sect-coeficient de rezistenta
φgφe- densitatea lichidului respectiv gazului kgmsup3
he- inaltimea suspensiei pe talerm
h1
he= hp +
13k
hp- este inaltimea pragului de deversare m
k-raportul dintre densitatea spumei si lichidului(k=05)
ndash3 L ⅔
h1=C1middotC2middot10
b
C1-coeficientul ce depinde de forma placii deversoare (C1=28divide38 pentru placa
plana)
C2- coeficient adimensional determinat din figura III7
L-debitul de lichid care trece pe taler msup3 h
Pagina 20 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
L 01656
= =1204
25 25
b 018 din figura III7 se alege C2=101
b
=06
dc
-3 01656 ⅔ ndash3
h1=25middot101middot10 =26 ∙10 m
018
ndash3
ndash2 26∙10
he= 25middot10 + =0029 m
13∙05
ndash2
(k=05hp=25∙10 m)
Viteza minima in orificii va fi
Wmin=067 981 ∙ 84745 ∙0029 =682ms
182 1278
(sect=182)
Viteza gazului in orificiile talerului
100A
Wo=W
Stmiddotφ
St - suprafata activa a talerului msup2
φ- sectiunea libera a orificiilor talerului ()
W- viteza gazului in coloana ms
πdosup2
φ= 100 _
2radic3 tsup2
t=pasul dintre doua orificii
t=(25divide5)do
t=3middot2=6mm=6middot10ˉ sup3m
Pagina 21 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
100π(210ˉ sup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3(6middot10ˉsup3)sup2
314middot03sup2
Wo=0985 100 4 =1091ms
006331middot1007
Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler
he= hus+hσ+hst
ht-caderea totala de presiunem
hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm
hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim
hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm
sectwosup2φg 1821091sup2middot1278
hus= = =0016m
2gφe 2middot981middot84745
hσ= 4σe
138doφeg
σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm
hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m
138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981
hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m
ht=0016+000864+001885=004349m
Hge(18divide2)ht
H-distanta dintre talere
03gt0000769 adevarat
B zona de epuizare
determinarea diametrului coloanei
φg 0730 ndash4
= =0000769=769middot10
φe 94841
H= 03m
Pagina 22 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms
Viteza de lucru
85
Wlucru= (095135)=109ms
100
424408
dc= =028m
3143600109
Se standardizeaza dc=03m
Se calculeaza viteza w=0959ms
dcsup2 314α
Sd= ( ndashsinα)
8 180
α = b
dc
b=06dc=0603=018m
b 018 α
= =06 = arcsin06 α=7374ordm
dc 03 2
032 314middot7374
Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2
180
314∙03sup2
St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2
4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului
g φe
Wmin=067 middot middothe
sect φg
h1
he=hp+
13k
L 2376
Pentru = =172848
Pagina 23 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
25 25
b 018 C2=125
b
=06
dc
1921middot10ˉsup3
he=25middot10ˉsup2 + =0034m
13middot05
L ⅔ 2376 ⅔
h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m
b 018
981 94841
Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms
182 0730
t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m
100314 (210ˉsup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2
πmiddot03sup2
wo=0959middot 100 middot 4
006331middot1007
wo=1062ms
Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler
Ht=hus+hσ+hst
sectWosup2φ 18210620730
hus= = =0000758m
2gφe 298194841
4σe 4579710ˉsup3
hσ = = = 000903m
138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981
hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m
Pagina 24 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
ht=005207m
Hge(18divide2)ht
03gt0093 conditia se verifica
Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa
Zone de concentrare
a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia
XII57
05 072 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga
Ga= criteriul lui Galilui
Re=criteriul lui Reynolds
Sh= criteriul lui Sherwood
Sc= criteriul lui Schmidt
Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de
Gilliland(XII9) 23
ndash7 T 1 1
DA-B= 43 middot10 +
113 113 sup2 MA MB
P VA +VB
DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s
Tmdashtemperatura absoluta k
Pmdashpresiunea absoluta totala atm
Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)
MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor
VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol
VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol
23
ndash7 36946 1 1 ndash7
DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s
1019 194⅓ +638⅓ 18 46
Pagina 25 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
tc=9647ordmC Tc=36947k
Pc=775mmHg Pc=1019 atm
η
Sc=
φD
η=vascozitatea amestecului da P
φ=densitatea amestecului kgmsup3
ndash5
117middot10
Sc= =0478
ndash7
19121∙10∙1278
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4∙6v 4middot25056
W= = = 098ms
3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2
wmiddothstmiddotφ 0980018851278
Re= = =201782
ndash5
η 11710
ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5
Ga= = ndash5 =783middot10
η sup2 117middot10 sup2
05 072 024 05 072 5 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688
Coeficientul kg rezulta ndash7
ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600
Kg= = = 1084133mh
Hst 001885
Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se
utilizeaza relatia
Kmol 1 273 m 1 273
Pagina 26 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
= middot middot = middot
1084133=35761kmolmsup2hDy
msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia
XII59
05 11 024middotμ-1
Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga
hst
Γ= este un simplex geometric
hs
Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13
ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7
D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s
⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓
η VAndash Vo 116910 638 - 8
ηmdashvascozitatea P
Vomdashconstanta caracteristica a lichidului
ndash5
η 116910
Sc= = ndash5 = 01107
φD 124510∙84745
We∙hst∙φe 6e
Re= We=
ηe 3600St
ndash4
726510 00188584745
Re= ndash5 =99245
1169∙10
01656 ndash4
We= = 7265∙10 ms
Pagina 27 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
3600 ∙006331
g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2
Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm
ηsup2 1169middot10
05 11 024 -1 05 11 024 -1
Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386
Coeficientul ke ndash7
ShmiddotD 20540386middot1245middot10
Ke= = =4885mh
hst 001885
Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84
Kmol φв m
=
msup2middothDx Mв h
Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol
φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3
Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx
B Zona de epuizare
Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz
Coeficientul de difuziune este
ndash7 Tsup3sup2 1 1
DAB=4310 +
P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB
ndash7 ndash7
DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s
1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46
te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm
ndash5
Pagina 28 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η 12110
Sc= = ndash7 =088
φD 07301874510
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4Gv 4middot24408
W= = =0959ms
3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2
095middot003546middot0730
Re= ndash5 =203235
121middot10
981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5
Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10
121middot10
Sh=480082
Sh∙D
Kg= =9136179mh
Hst
1 273
Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy
224 37412
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid
ndash7 T ndash7
D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s
η(VA⅓ndash Vo⅓)
Ge
We= =001042ms
3600St
We hst φ
Re= =8612215
Pagina 29 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η
Ga=2376310sup1sup2
Sh=1597218683
micro= hst =0681
ht
Sh D
ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx
hst
Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49
1
kg=
m
kg + ke
m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)
dy α
m= = mc =1166 me=7025
dx (1+(α-1)x)sup2
c 1
kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy
1 1166
+
35761 170368837
e 1
kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx
1 7025
+
29762 3029445957
Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale
La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se
determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se
calculeaza cu relatia XIV39
Pagina 30 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Kg St
__ __
AB=BCmiddot Gv
Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este
prezentata in figura IV2
__ __
AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare
__ __
AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare
__ __
X=035 AB=44 BC=03
__ __
X=038 AB=42 BC=028
__ __
X=03 AB=47 BC=032
__ __
X=02 AB=51 BC=034
__ __
X=01 AB=49 BC=033
__ ___
X=05 AB=27 BC=018
__ ___
X=001 AB=17 BC=018
Din figura N2 se obtine
NTR=5
Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare
Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de
Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru
vapori
Π dsup2 stut
Gv=wmiddotA=w
Pagina 31 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4
46v
d=
πw
1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms
400696
d= =0066m=66mm
31420
Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms
2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms
Gv=LxD=234700007=0001642kmols
(GmMc) 0001642243
Gv= = =0000047msup3s
φ 84745
d=00044m=44mm
Standardizarea dext=25mm dint=9mm
Se recalculeaza vitezaw=073ms
3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid
F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg
1 ω1 (1-ω1) __
= + ω1=XFMMF
φam φ 1 φ2
φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s
Se alege w=3ms
d=00164m=164mm
Standardizarea dext =25mm dint=16mm
Se recalculeaza viteza w=318ms
4 Stutul de evacuare rapida
V coloana=Vcil+Vsfera
Consideramcoloana plina cu apa
Pagina 32 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute
Volumul de lichid
Debitul de golire=
Timp de golire
Π dsup3 314middot03sup3
V sfera = = =0014msup3
6 6
Vcilindru=Hcilindru πdsup24
Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He
Hc=2H+r =2middot03+015=075m
He=3H+r =3middot03+015=105m
Ht=(5-1)middot03+075+105=3m
Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m
Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3
4
Vcoloana=019+0014=0204msup3
Debitul de golire=0204600=0000341msup3s
Se alege w=3ms
d=0012m=12mm
Standardizare dext=25mm dint=17mm
Se calculeaza viteza w=29ms
6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare
Se alege w=20ms
d=00657m=657mm
Standardizare dext=76mm dint=66mm
Se recalculeaza viteza w=198ms
44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare
Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul
unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza
debitul
Pagina 33 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT
montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA
Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic
astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit
Reglare compozitiei si debitului de reflux
Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza
prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie
de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul
de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand
constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei
distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux
ramanand constant
Reglarea nivelului lichidului din blaz
Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin
intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care
comanda ventilul situat inainte de refierbator
Reglarea concentratiei de blaz
Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in
comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra
echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in
coloana
Pagina 34 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
CAPITOLUL 5
DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA
51 Bilantul termic al schimbatorului
G2T2rdquo
G1=W=11534 kmolh
G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm
t1rdquo=40ordmC
G2t2rsquo
G2-debitul fluidului de racire
t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC
Calculul debitului de apa de racire
Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula
prin tevi
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)
Q-fluxul termic w
C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd
Temperatura medie a amestecului este
t1rsquo+t1rdquo 1018+40
tm= = =709ordmC
2 2
Temperatura medie a apei
28+38
tm= =33ordmC
2
Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol
W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs
Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd
G1C1(t1rsquo-t1rdquo)
G2= =1295137kgh=359kgs
C2(t2rdquo-t2rsquo)
Pagina 35 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)
Calculul preliminar al fortei motrice
Dtrsquo-Dtrdquo
Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo
Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo
ln
Dtrdquo
52 Predimensionarea schimbatorului de caldura
Q=KA Dtm
K=coeficientul total de transfer de caldura
A=aria suprafetei de transfer termic
Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta
Q 15033323
A= = =969msup2
K Dtm 500middot31
Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane
A=905 L=4000mm De=99mm
n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm
53 Verificarea ariei de transfer termic
a)Alegerea ecuatiei de transfer termic
Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de
caldura
-pentru fluidul ce circula prin tevi
W1 d φ1 4G1
Re= W1=
η1 3600 φ1 π dsup2m
Re1018ordmC=1186129
Re40ordmC=674144
-pentru fluidul ce circula printre tevi
w2 d φ2 4G2 d
Re= =
η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2
Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606
Pagina 36 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim
turbulent)
Criteriul Reynolds
4G1
Re= Re709ordmC=935752
3600πn d η1
Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32
08 04
Nn=0023RemiddotPr
Cp η
Pr=
λ
Cpam709ordmC=415399Jkggrd
ndash4
ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s
λam709ordmC=06702wmgrd
Pr=259
Nn=5057
Nn λ
α1= =10044wmsup2grd
d
c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi
Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)
06 03 η 014
Nn=Cre Pr
Ηp
-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma
06
C=116 d echin Dn-nsup2dsup2
dechin= =0057
Dn+nmiddotd
C=0209
Pagina 37 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4 G2d
Re= =7511914
3600π(Dsup2-ndsup2)η2
ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots
λh2o33ordmC=066wmgrd
Pr=496 -014
Nn=14336(ηp)
Nn λ2 -014
α2= =24899(ηp)
d
d)Calculul coeficientului total de transfer termic
Se utilizeaza ecuatia VIII9
1
K=
1 δp 1 1
+ +sum +
α1 λp i=1 αci α2
α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd
δ-grosimea peretelui tevii m
λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd
αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam
Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este
r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1
Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua
fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua
fete ale peretelui (tevii) tp1tp2
tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din
egalitatile
tp1 fluxului termic unitar prin cele trei
straturi
Tp2 tm2
Pagina 38 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)
tp1=293+095tp2
-014 -33
k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)
Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari
Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)
Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC
ηp=000118cp
1
K= =57315wmsup2grd
-5 1
+000055+43middot 10 +
10044 6399043
e)Calculul fortei motrice
Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se
recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)
DTmrsquo=FDtm
F-factor de corectie(Flt1)
In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)
t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo
P= =0156 R= =618
t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo
-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie
F=095
Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC
f)Determinarea suprafetei de transfer termic
Q
A= = 89msup2
KmiddotDtrsquom
Amc=89msup2ltAdisp=969msup2
Schimbatorul are o rezerva de 88
Calculul mecanic sumar si hidrodinamic
a)Calculul mecanic sumar
Pagina 39 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Dimensionarea stuturilor
G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv
d=
πw
G1trdquo1(2)
G2t2rdquo
(1)Stut de intrare amestec
G1=w=210841kgh=05856kgs
1 ω1 ω2
= +
φam φ1 φ2
1 0025 0974
La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3
φam 71693 95935
La 40ordmC φam=98754kgmsup3
05856
G1= =0000614msup3s(1018ordmC)
95225
05856
G1= =0000592msup3s(40ordmC)
98754
W=3ms
4middot0000614
d1= = 0016m
314middot3
Standardizare dext=25mm dint=16mm
Viteza recalculata w=305ms
(2)Stut de iesire amestec
d2= 4middot0000592
Pagina 40 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
314middot3 =00158m
Standardizare dext=25mm dint =16mm
Viteza recalculata w=294ms
(3) Stut de intrare apa
G2= 1295137kgh=359kgs
359
G2= =0003604msup3s (28ordmC)
99607
359
G2= =000361msup3s(38ordmC)
99419
d3= 4middot0003604 =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=301ms
Stut de iesire apa
4middot000361
D4= =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=302ms
Stut de aerisire
dext=32mm dint=25mm
Greutatea schimbatorului in functionare
Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace
Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi
Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg
4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3
Pagina 41 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Vcapace= = = = 001413msup3
3 6 6
Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg
πdsup2 intmiddotL
Vteava=πRsup2L= =000362msup3
4
Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg
V=Vmanta-Vtevi=01919msup3
Mapa=1413+72596+19191=27863kg
Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori
Mstut=10kg
Mcapace=Vmiddotφotel=911kg
dextmantasup3-dintmantasup3
V=34π =000116msup3
8
Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg
Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3
Mpereti despartitori=3kg
Mtevi =14197kg
V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3
Mplaci tubulare =2862kg
Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3
Mmetal=31259kg
G=mapa+mmetal=59122kg
G=59122middot981=579KN
Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600
B=255C=450K=25L2=625)
Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)
Caderea de presiune prin frecare(Dpf)
Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ
Pagina 42 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reflexul coloanelor de rectificare
Reflexul minim pentru amestecuri binare se determina cu relatia
Lmin XDndashyF
mdashmdashmdashmdash = mdashmdashmdashmdash
Lmin+1 XDndashXF
Lmin 0431-017
mdashmdashmdashmdash = mdashmdashmdashmdashmdash = 0633
Lmin+1 0431-0019
Lmin=1967KmoliKmolD
Lmin este refluxul minim
VF este fractia molara a componentului nolatil in faza de vapori corespunzatoare
compozitiei XF
Atunci cand coloana opereaza la reflux total numarul de talere este minim
Determinarea numarului de talere minim teoretice este prezentat in fig IV1
Numarul minim de talere teoretice este 2
Calculul reflexului optim
Reflexul optim al unei coloane de rectificare se poate calcula cu relatia urmatoare
Loptim Nmin
mdashmdashmdash ndash1= 0192
Lmin Lmin
Lmin- reflexul minim KmolKmoli distilat
Nmin- numarul minim de talere teoretice
Pagina 9 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Loptim Nmin
mdashmdashmdash = 1+0192 mdashmdashmdash
Lmin Lmin
Loptim 2
mdashmdashmdash =1+0192
1967 1967
L=Loptim=2347 KmolKmol distilat
Determinarea grafica si analitica a numarului de talere teoretice
Pentru determinarea grafica a numarului de talere se foloseste metoda McCalu ndash
Thiele Numarul de talere teoretice este egal cu numarul treptelor liniei trasate intre curba de
echilibru a sistemului si cele doua linii de operare ale caror ecuatii sunt
L
-dreapta de concentrare Y-XD= (X-XD)
L+1
L+F
-dreapta de epuizare Y-Xw = (X-XD)
L+1
Pe diagrama de echilibru din figura IV2 se traseaza dreptele de concentrare si
epuizare care trec prin punctele de coordonate (XDXD) si (Xw Xw) si se intersecteaza pe
verticala in punctul X=XF Verticala din XF corespunde stari termice a alimentarii q=1
Ordonata punctului de intersectie se poate determina trasand pe curba de echilibru
dreapta de concentrare avand ordonata la origine data de relatia
XD
Yo =
L+1
0431
Yo= = 0128
2347 +1
Pagina 10 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
NNT=3
Determinarea NTT prin metoda analitica
L L
Xn-1 yn
Xn Yn+1
L este debitul de lichid descendent
V este debitul de vapori ascedent
Compozitia lichidului care paraseste un teler n se noteaza cu Xn iar pentru vapori cu
Yn
Intre Yn si Xn (daca este talerul teoretic) exista o relatie de echilibru relatia Fenske
α x
Y=
1+(α-1)x
α este volatilitatea relativa
P1
α=
P2
P1P2 sunt presiunile de vapori ale componentilor puri (1- ETOH 2- H2O)
Y 1-X
α=
X 1-Y
X
Y
-
f
u
0 001
9
0721 009
6
0123 016
6
023
3
032
7
039
6
05079 057
3
06763 07472 0894
Pagina 11 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
n
c
t
i
i
l
e
m
o
l
a
r
e
a
l
e
a
l
c
o
o
l
u
l
u
i
α
gt
Pagina 12 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
1
X
Y 0 017 03891 043
7
047 050
8
054
4
058
2
061
2
0656 068
4
07385 07815 0894
α _ 10
57
819 727 628 520 391 286 240 1
85
16
1
13
5
121 1
αc=8676
Pentru calculul analitic se porneste cu o relatie de echilibru
αxi
φi =
1+(α- 1)Xi
intre compozitia vaporilor ce intra pe talerul n si lichidul ce paraseste talerul n exista
urmatoarea relatie de operare
L XD
Yn+1= Xn +
L+1 L+1
Vaporii care ies pe la varful coloanei si au compozitia φ1 sunt condesati total ceea ce
inseamna ca lichidul ce iese din condensator au aceeasi compozitie Se repeta calculul pana
cand XnleXF
Y1=XD=0431
X1=080 XnleXF 08gt0019
Y2=0184
X2=0025 XnleXF 0025gt0019
Y3=0145
X3=0019 XnleXF 0019=0019
X4=0018
Y4=0141
XnleXF 0018lt0019 NTT=3
424 Calculul diametrului coloanei si calculul hidrodinamic al talerului
Pagina 13 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Calculul debitelor de lichid si de vapori din zona de concentrare si epuizare
Cunoscand presiunea la varful coloanei (pF) presiunea orientativa in alimentare
(pF)si in reziduri(pW) se determina tD tFsi tW
Bi
Ai-
P=sumXiPi=sumXi∙10 t+Ci
PF=790mmHg
BETOH BH2O
AETOH AH2O-
PF=XF∙10 t+CETOH +(1-XF)∙10 t+CH2O
Tf=10044ordmC
PD=760mmHg
1 Yi
=sum XD=YD=0431
PD Pi
1 YD (1-YD)
= +
PD AETOH BETOH AH2O BH2O
10 10
t+CETOH t+CH2O
1 0431 0569
= +
760 804494 15543 796681 166821
10 10
t+22265 t+228
tD= 925ordmC
PW=820mmHg
BETOH BH2O
AETOHndash AH2Ondash
t+CETOH t+CH2O
Pagina 14 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Pw=Xwmiddot10 +(1ndashXw)∙10
15543 16682
804494ndash 796681ndash
t+22265 t+228
820=001∙10 + 099∙10
tw=101ordmC
Temperaturile medii in zona de concentrare si epuizare sunt
tD+tF
tc=
2
925+10044
tc= =9647ordmC
2
tf+tw
te=
2
10044+1018
te= =10112ordmC
2
Pentru zona de concentrare
Debitul de lichid
Lc=LmiddotD
Lc=2347middot2519= 5912Kmolh=00016Kmols
Debitul de vapori
Vc=(L+1)middotD
Vc=(2347+1)middot2519=8912Kmolh=000234Kmols
_
Mc=METOHmiddotXc+M2(1ndashX2)
XD+XF
Xc=
2
0431+0019
Xc= =0225kgKmol
2
Pagina 15 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
_
Mc=46middot0225+18middot0775=243KgKmol
Debitul masic de lichid
_
Gm liq=MmiddotLc=243middot000164=00398kgKmol
Debitul masic de vapori
_
Gm vap=McmiddotVc=243middot000234=005686kgs
Gm
Gv=
φ
φ=densitatea amestecului
Pentru faza lichida
1 ωі ( 1-ωі)
= +
φam φ1 φ2
φ1φ2mdashdensitatea etanolului respectiv a apei
ωі- fractia masica
Xc Mi 0225middot46
ωc= _ = =0425
Mc 243
Xe Mi
ωe= _
Me
1 0425 0575
= + = 000118
φc 72362 96377
φc=84745 kgmsup3
Pentru vapori _
To P M To P
φam= φo middot = middot middot
T Po 224 T Po
Pagina 16 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
PF+PD
Pc=
2
750+760
Pc= =775mmHg
2
Tc=To+Tc
Tc=273+9647=36947K
_
M=YcMETOH+(1-Yc)MH2O
αXc
Yc=
1+(α-1)Xc
86760225
Yc= =0715
1+(8676-1)0225
_
Mc=3802 KgKmol
3802 273 775
φc= = 1278Kgmsup3
224 36947 760
Pentru zona de epuizare
Le=Lc+F
Le=5912 +117849= 123761Kmolh=00343Kmolh
Ve=Vc=8431Kmolh=000234Kmols
_
Me=METOHmiddotXe+MH2O(1-Xe)
XF+Xw 0019+001
Xe= = =00145
2
_
Me=46middot00145+18middot0986=18392KgKmol
Pagina 17 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
_
Gm liq=Memiddot Le=18392middot00343=063084Kgs
_
Gm vap=MemiddotVe=18392middot000234=004303Kgs
1 ωe (1-ωe)
= +
φe φETOH φH2O
Xe Mi 0014546
ωe= _ = =0036
Me 18392
1 0036 0964
= + = 000105
φe 71781 95993
φe=94841kgmsup3
PF+Pw
Pe = Me=21164KgKmol
2
790+820
Pe = =805mmHg
2
Te=273+10112=37412
21164 273 805
φe= =0730Kgmsup3
224 37412 760
Zona de concentrare Zona de epuizare
liq vapori liq vapori
LV(Kmolh) 5912 8431 123761 8431
LV(Kmols) 000164 000234 00343 000234
Gm(kgs) 00398 008896 063084 004952
Gv(msup3s) 0000046 00696 000066 00678
Pagina 18 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Zona de concentrare
Determinarea diametrului coloanei
In vederea dimensionarii talerului este necesar sa se calculeze diametrul coloanei
Pentru o distanta intre talere H=03m din figura (III6) pentru valoarea raportului
φg 1278 -3
= = 000150=15middot10 viteza in coloane cu talere W=079ms
φe 84745
Pentru talere perforate viteza de lucru va fi
W=80-90 W max
Wmax=079135=10665ms
85
Wlucru= 10665=0906ms
100
Diametrul coloanei va fi
425056
dc= 46v = =0312m
πw 31418363600
Se standardizeazadc=03m
Recalculam viteza
46v
W= =0985ms
Π dcsup2
b)Calculul suprafetei efective a talerului
Suprafata ocupata de un deversor se calculeaza cu relatia
dcsup2 πα
Sd= ( -sin )
180
unde α este unghiul la centru corespunzator coardei deversorului
α b
=arcsin
dc
b este lungimea progului de deversare
b=(06divide08)dc
Se alege b=06middotdc =06middot03=018
Pagina 19 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
α = arcsin 018 =arcsin 06harrα=7374degC
03sup2 314middot7374
Sd= ( ndashsin 7374)=000367msup2
180
Suprafata efectiva a talerului va fi
_
Vdcsup2 314∙03sup2
St=Ac-25d= ndash25d = ndash 2∙000367=006331msup2
2 4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului Viteza gazului in orificiile
talerului trebuie sa fii mai mare decat viteza critica la care lichidul curge prin perforatii
Viteza minima a gazului
Wmin=067 g middot φe he
sect φg
g-acceleratia gravitationala ms
sect-coeficient de rezistenta
φgφe- densitatea lichidului respectiv gazului kgmsup3
he- inaltimea suspensiei pe talerm
h1
he= hp +
13k
hp- este inaltimea pragului de deversare m
k-raportul dintre densitatea spumei si lichidului(k=05)
ndash3 L ⅔
h1=C1middotC2middot10
b
C1-coeficientul ce depinde de forma placii deversoare (C1=28divide38 pentru placa
plana)
C2- coeficient adimensional determinat din figura III7
L-debitul de lichid care trece pe taler msup3 h
Pagina 20 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
L 01656
= =1204
25 25
b 018 din figura III7 se alege C2=101
b
=06
dc
-3 01656 ⅔ ndash3
h1=25middot101middot10 =26 ∙10 m
018
ndash3
ndash2 26∙10
he= 25middot10 + =0029 m
13∙05
ndash2
(k=05hp=25∙10 m)
Viteza minima in orificii va fi
Wmin=067 981 ∙ 84745 ∙0029 =682ms
182 1278
(sect=182)
Viteza gazului in orificiile talerului
100A
Wo=W
Stmiddotφ
St - suprafata activa a talerului msup2
φ- sectiunea libera a orificiilor talerului ()
W- viteza gazului in coloana ms
πdosup2
φ= 100 _
2radic3 tsup2
t=pasul dintre doua orificii
t=(25divide5)do
t=3middot2=6mm=6middot10ˉ sup3m
Pagina 21 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
100π(210ˉ sup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3(6middot10ˉsup3)sup2
314middot03sup2
Wo=0985 100 4 =1091ms
006331middot1007
Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler
he= hus+hσ+hst
ht-caderea totala de presiunem
hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm
hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim
hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm
sectwosup2φg 1821091sup2middot1278
hus= = =0016m
2gφe 2middot981middot84745
hσ= 4σe
138doφeg
σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm
hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m
138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981
hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m
ht=0016+000864+001885=004349m
Hge(18divide2)ht
H-distanta dintre talere
03gt0000769 adevarat
B zona de epuizare
determinarea diametrului coloanei
φg 0730 ndash4
= =0000769=769middot10
φe 94841
H= 03m
Pagina 22 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms
Viteza de lucru
85
Wlucru= (095135)=109ms
100
424408
dc= =028m
3143600109
Se standardizeaza dc=03m
Se calculeaza viteza w=0959ms
dcsup2 314α
Sd= ( ndashsinα)
8 180
α = b
dc
b=06dc=0603=018m
b 018 α
= =06 = arcsin06 α=7374ordm
dc 03 2
032 314middot7374
Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2
180
314∙03sup2
St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2
4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului
g φe
Wmin=067 middot middothe
sect φg
h1
he=hp+
13k
L 2376
Pentru = =172848
Pagina 23 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
25 25
b 018 C2=125
b
=06
dc
1921middot10ˉsup3
he=25middot10ˉsup2 + =0034m
13middot05
L ⅔ 2376 ⅔
h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m
b 018
981 94841
Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms
182 0730
t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m
100314 (210ˉsup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2
πmiddot03sup2
wo=0959middot 100 middot 4
006331middot1007
wo=1062ms
Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler
Ht=hus+hσ+hst
sectWosup2φ 18210620730
hus= = =0000758m
2gφe 298194841
4σe 4579710ˉsup3
hσ = = = 000903m
138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981
hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m
Pagina 24 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
ht=005207m
Hge(18divide2)ht
03gt0093 conditia se verifica
Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa
Zone de concentrare
a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia
XII57
05 072 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga
Ga= criteriul lui Galilui
Re=criteriul lui Reynolds
Sh= criteriul lui Sherwood
Sc= criteriul lui Schmidt
Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de
Gilliland(XII9) 23
ndash7 T 1 1
DA-B= 43 middot10 +
113 113 sup2 MA MB
P VA +VB
DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s
Tmdashtemperatura absoluta k
Pmdashpresiunea absoluta totala atm
Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)
MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor
VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol
VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol
23
ndash7 36946 1 1 ndash7
DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s
1019 194⅓ +638⅓ 18 46
Pagina 25 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
tc=9647ordmC Tc=36947k
Pc=775mmHg Pc=1019 atm
η
Sc=
φD
η=vascozitatea amestecului da P
φ=densitatea amestecului kgmsup3
ndash5
117middot10
Sc= =0478
ndash7
19121∙10∙1278
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4∙6v 4middot25056
W= = = 098ms
3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2
wmiddothstmiddotφ 0980018851278
Re= = =201782
ndash5
η 11710
ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5
Ga= = ndash5 =783middot10
η sup2 117middot10 sup2
05 072 024 05 072 5 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688
Coeficientul kg rezulta ndash7
ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600
Kg= = = 1084133mh
Hst 001885
Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se
utilizeaza relatia
Kmol 1 273 m 1 273
Pagina 26 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
= middot middot = middot
1084133=35761kmolmsup2hDy
msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia
XII59
05 11 024middotμ-1
Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga
hst
Γ= este un simplex geometric
hs
Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13
ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7
D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s
⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓
η VAndash Vo 116910 638 - 8
ηmdashvascozitatea P
Vomdashconstanta caracteristica a lichidului
ndash5
η 116910
Sc= = ndash5 = 01107
φD 124510∙84745
We∙hst∙φe 6e
Re= We=
ηe 3600St
ndash4
726510 00188584745
Re= ndash5 =99245
1169∙10
01656 ndash4
We= = 7265∙10 ms
Pagina 27 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
3600 ∙006331
g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2
Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm
ηsup2 1169middot10
05 11 024 -1 05 11 024 -1
Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386
Coeficientul ke ndash7
ShmiddotD 20540386middot1245middot10
Ke= = =4885mh
hst 001885
Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84
Kmol φв m
=
msup2middothDx Mв h
Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol
φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3
Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx
B Zona de epuizare
Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz
Coeficientul de difuziune este
ndash7 Tsup3sup2 1 1
DAB=4310 +
P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB
ndash7 ndash7
DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s
1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46
te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm
ndash5
Pagina 28 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η 12110
Sc= = ndash7 =088
φD 07301874510
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4Gv 4middot24408
W= = =0959ms
3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2
095middot003546middot0730
Re= ndash5 =203235
121middot10
981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5
Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10
121middot10
Sh=480082
Sh∙D
Kg= =9136179mh
Hst
1 273
Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy
224 37412
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid
ndash7 T ndash7
D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s
η(VA⅓ndash Vo⅓)
Ge
We= =001042ms
3600St
We hst φ
Re= =8612215
Pagina 29 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η
Ga=2376310sup1sup2
Sh=1597218683
micro= hst =0681
ht
Sh D
ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx
hst
Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49
1
kg=
m
kg + ke
m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)
dy α
m= = mc =1166 me=7025
dx (1+(α-1)x)sup2
c 1
kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy
1 1166
+
35761 170368837
e 1
kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx
1 7025
+
29762 3029445957
Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale
La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se
determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se
calculeaza cu relatia XIV39
Pagina 30 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Kg St
__ __
AB=BCmiddot Gv
Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este
prezentata in figura IV2
__ __
AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare
__ __
AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare
__ __
X=035 AB=44 BC=03
__ __
X=038 AB=42 BC=028
__ __
X=03 AB=47 BC=032
__ __
X=02 AB=51 BC=034
__ __
X=01 AB=49 BC=033
__ ___
X=05 AB=27 BC=018
__ ___
X=001 AB=17 BC=018
Din figura N2 se obtine
NTR=5
Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare
Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de
Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru
vapori
Π dsup2 stut
Gv=wmiddotA=w
Pagina 31 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4
46v
d=
πw
1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms
400696
d= =0066m=66mm
31420
Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms
2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms
Gv=LxD=234700007=0001642kmols
(GmMc) 0001642243
Gv= = =0000047msup3s
φ 84745
d=00044m=44mm
Standardizarea dext=25mm dint=9mm
Se recalculeaza vitezaw=073ms
3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid
F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg
1 ω1 (1-ω1) __
= + ω1=XFMMF
φam φ 1 φ2
φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s
Se alege w=3ms
d=00164m=164mm
Standardizarea dext =25mm dint=16mm
Se recalculeaza viteza w=318ms
4 Stutul de evacuare rapida
V coloana=Vcil+Vsfera
Consideramcoloana plina cu apa
Pagina 32 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute
Volumul de lichid
Debitul de golire=
Timp de golire
Π dsup3 314middot03sup3
V sfera = = =0014msup3
6 6
Vcilindru=Hcilindru πdsup24
Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He
Hc=2H+r =2middot03+015=075m
He=3H+r =3middot03+015=105m
Ht=(5-1)middot03+075+105=3m
Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m
Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3
4
Vcoloana=019+0014=0204msup3
Debitul de golire=0204600=0000341msup3s
Se alege w=3ms
d=0012m=12mm
Standardizare dext=25mm dint=17mm
Se calculeaza viteza w=29ms
6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare
Se alege w=20ms
d=00657m=657mm
Standardizare dext=76mm dint=66mm
Se recalculeaza viteza w=198ms
44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare
Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul
unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza
debitul
Pagina 33 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT
montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA
Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic
astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit
Reglare compozitiei si debitului de reflux
Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza
prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie
de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul
de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand
constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei
distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux
ramanand constant
Reglarea nivelului lichidului din blaz
Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin
intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care
comanda ventilul situat inainte de refierbator
Reglarea concentratiei de blaz
Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in
comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra
echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in
coloana
Pagina 34 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
CAPITOLUL 5
DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA
51 Bilantul termic al schimbatorului
G2T2rdquo
G1=W=11534 kmolh
G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm
t1rdquo=40ordmC
G2t2rsquo
G2-debitul fluidului de racire
t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC
Calculul debitului de apa de racire
Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula
prin tevi
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)
Q-fluxul termic w
C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd
Temperatura medie a amestecului este
t1rsquo+t1rdquo 1018+40
tm= = =709ordmC
2 2
Temperatura medie a apei
28+38
tm= =33ordmC
2
Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol
W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs
Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd
G1C1(t1rsquo-t1rdquo)
G2= =1295137kgh=359kgs
C2(t2rdquo-t2rsquo)
Pagina 35 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)
Calculul preliminar al fortei motrice
Dtrsquo-Dtrdquo
Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo
Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo
ln
Dtrdquo
52 Predimensionarea schimbatorului de caldura
Q=KA Dtm
K=coeficientul total de transfer de caldura
A=aria suprafetei de transfer termic
Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta
Q 15033323
A= = =969msup2
K Dtm 500middot31
Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane
A=905 L=4000mm De=99mm
n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm
53 Verificarea ariei de transfer termic
a)Alegerea ecuatiei de transfer termic
Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de
caldura
-pentru fluidul ce circula prin tevi
W1 d φ1 4G1
Re= W1=
η1 3600 φ1 π dsup2m
Re1018ordmC=1186129
Re40ordmC=674144
-pentru fluidul ce circula printre tevi
w2 d φ2 4G2 d
Re= =
η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2
Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606
Pagina 36 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim
turbulent)
Criteriul Reynolds
4G1
Re= Re709ordmC=935752
3600πn d η1
Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32
08 04
Nn=0023RemiddotPr
Cp η
Pr=
λ
Cpam709ordmC=415399Jkggrd
ndash4
ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s
λam709ordmC=06702wmgrd
Pr=259
Nn=5057
Nn λ
α1= =10044wmsup2grd
d
c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi
Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)
06 03 η 014
Nn=Cre Pr
Ηp
-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma
06
C=116 d echin Dn-nsup2dsup2
dechin= =0057
Dn+nmiddotd
C=0209
Pagina 37 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4 G2d
Re= =7511914
3600π(Dsup2-ndsup2)η2
ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots
λh2o33ordmC=066wmgrd
Pr=496 -014
Nn=14336(ηp)
Nn λ2 -014
α2= =24899(ηp)
d
d)Calculul coeficientului total de transfer termic
Se utilizeaza ecuatia VIII9
1
K=
1 δp 1 1
+ +sum +
α1 λp i=1 αci α2
α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd
δ-grosimea peretelui tevii m
λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd
αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam
Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este
r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1
Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua
fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua
fete ale peretelui (tevii) tp1tp2
tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din
egalitatile
tp1 fluxului termic unitar prin cele trei
straturi
Tp2 tm2
Pagina 38 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)
tp1=293+095tp2
-014 -33
k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)
Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari
Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)
Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC
ηp=000118cp
1
K= =57315wmsup2grd
-5 1
+000055+43middot 10 +
10044 6399043
e)Calculul fortei motrice
Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se
recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)
DTmrsquo=FDtm
F-factor de corectie(Flt1)
In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)
t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo
P= =0156 R= =618
t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo
-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie
F=095
Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC
f)Determinarea suprafetei de transfer termic
Q
A= = 89msup2
KmiddotDtrsquom
Amc=89msup2ltAdisp=969msup2
Schimbatorul are o rezerva de 88
Calculul mecanic sumar si hidrodinamic
a)Calculul mecanic sumar
Pagina 39 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Dimensionarea stuturilor
G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv
d=
πw
G1trdquo1(2)
G2t2rdquo
(1)Stut de intrare amestec
G1=w=210841kgh=05856kgs
1 ω1 ω2
= +
φam φ1 φ2
1 0025 0974
La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3
φam 71693 95935
La 40ordmC φam=98754kgmsup3
05856
G1= =0000614msup3s(1018ordmC)
95225
05856
G1= =0000592msup3s(40ordmC)
98754
W=3ms
4middot0000614
d1= = 0016m
314middot3
Standardizare dext=25mm dint=16mm
Viteza recalculata w=305ms
(2)Stut de iesire amestec
d2= 4middot0000592
Pagina 40 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
314middot3 =00158m
Standardizare dext=25mm dint =16mm
Viteza recalculata w=294ms
(3) Stut de intrare apa
G2= 1295137kgh=359kgs
359
G2= =0003604msup3s (28ordmC)
99607
359
G2= =000361msup3s(38ordmC)
99419
d3= 4middot0003604 =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=301ms
Stut de iesire apa
4middot000361
D4= =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=302ms
Stut de aerisire
dext=32mm dint=25mm
Greutatea schimbatorului in functionare
Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace
Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi
Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg
4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3
Pagina 41 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Vcapace= = = = 001413msup3
3 6 6
Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg
πdsup2 intmiddotL
Vteava=πRsup2L= =000362msup3
4
Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg
V=Vmanta-Vtevi=01919msup3
Mapa=1413+72596+19191=27863kg
Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori
Mstut=10kg
Mcapace=Vmiddotφotel=911kg
dextmantasup3-dintmantasup3
V=34π =000116msup3
8
Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg
Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3
Mpereti despartitori=3kg
Mtevi =14197kg
V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3
Mplaci tubulare =2862kg
Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3
Mmetal=31259kg
G=mapa+mmetal=59122kg
G=59122middot981=579KN
Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600
B=255C=450K=25L2=625)
Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)
Caderea de presiune prin frecare(Dpf)
Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ
Pagina 42 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Loptim Nmin
mdashmdashmdash = 1+0192 mdashmdashmdash
Lmin Lmin
Loptim 2
mdashmdashmdash =1+0192
1967 1967
L=Loptim=2347 KmolKmol distilat
Determinarea grafica si analitica a numarului de talere teoretice
Pentru determinarea grafica a numarului de talere se foloseste metoda McCalu ndash
Thiele Numarul de talere teoretice este egal cu numarul treptelor liniei trasate intre curba de
echilibru a sistemului si cele doua linii de operare ale caror ecuatii sunt
L
-dreapta de concentrare Y-XD= (X-XD)
L+1
L+F
-dreapta de epuizare Y-Xw = (X-XD)
L+1
Pe diagrama de echilibru din figura IV2 se traseaza dreptele de concentrare si
epuizare care trec prin punctele de coordonate (XDXD) si (Xw Xw) si se intersecteaza pe
verticala in punctul X=XF Verticala din XF corespunde stari termice a alimentarii q=1
Ordonata punctului de intersectie se poate determina trasand pe curba de echilibru
dreapta de concentrare avand ordonata la origine data de relatia
XD
Yo =
L+1
0431
Yo= = 0128
2347 +1
Pagina 10 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
NNT=3
Determinarea NTT prin metoda analitica
L L
Xn-1 yn
Xn Yn+1
L este debitul de lichid descendent
V este debitul de vapori ascedent
Compozitia lichidului care paraseste un teler n se noteaza cu Xn iar pentru vapori cu
Yn
Intre Yn si Xn (daca este talerul teoretic) exista o relatie de echilibru relatia Fenske
α x
Y=
1+(α-1)x
α este volatilitatea relativa
P1
α=
P2
P1P2 sunt presiunile de vapori ale componentilor puri (1- ETOH 2- H2O)
Y 1-X
α=
X 1-Y
X
Y
-
f
u
0 001
9
0721 009
6
0123 016
6
023
3
032
7
039
6
05079 057
3
06763 07472 0894
Pagina 11 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
n
c
t
i
i
l
e
m
o
l
a
r
e
a
l
e
a
l
c
o
o
l
u
l
u
i
α
gt
Pagina 12 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
1
X
Y 0 017 03891 043
7
047 050
8
054
4
058
2
061
2
0656 068
4
07385 07815 0894
α _ 10
57
819 727 628 520 391 286 240 1
85
16
1
13
5
121 1
αc=8676
Pentru calculul analitic se porneste cu o relatie de echilibru
αxi
φi =
1+(α- 1)Xi
intre compozitia vaporilor ce intra pe talerul n si lichidul ce paraseste talerul n exista
urmatoarea relatie de operare
L XD
Yn+1= Xn +
L+1 L+1
Vaporii care ies pe la varful coloanei si au compozitia φ1 sunt condesati total ceea ce
inseamna ca lichidul ce iese din condensator au aceeasi compozitie Se repeta calculul pana
cand XnleXF
Y1=XD=0431
X1=080 XnleXF 08gt0019
Y2=0184
X2=0025 XnleXF 0025gt0019
Y3=0145
X3=0019 XnleXF 0019=0019
X4=0018
Y4=0141
XnleXF 0018lt0019 NTT=3
424 Calculul diametrului coloanei si calculul hidrodinamic al talerului
Pagina 13 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Calculul debitelor de lichid si de vapori din zona de concentrare si epuizare
Cunoscand presiunea la varful coloanei (pF) presiunea orientativa in alimentare
(pF)si in reziduri(pW) se determina tD tFsi tW
Bi
Ai-
P=sumXiPi=sumXi∙10 t+Ci
PF=790mmHg
BETOH BH2O
AETOH AH2O-
PF=XF∙10 t+CETOH +(1-XF)∙10 t+CH2O
Tf=10044ordmC
PD=760mmHg
1 Yi
=sum XD=YD=0431
PD Pi
1 YD (1-YD)
= +
PD AETOH BETOH AH2O BH2O
10 10
t+CETOH t+CH2O
1 0431 0569
= +
760 804494 15543 796681 166821
10 10
t+22265 t+228
tD= 925ordmC
PW=820mmHg
BETOH BH2O
AETOHndash AH2Ondash
t+CETOH t+CH2O
Pagina 14 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Pw=Xwmiddot10 +(1ndashXw)∙10
15543 16682
804494ndash 796681ndash
t+22265 t+228
820=001∙10 + 099∙10
tw=101ordmC
Temperaturile medii in zona de concentrare si epuizare sunt
tD+tF
tc=
2
925+10044
tc= =9647ordmC
2
tf+tw
te=
2
10044+1018
te= =10112ordmC
2
Pentru zona de concentrare
Debitul de lichid
Lc=LmiddotD
Lc=2347middot2519= 5912Kmolh=00016Kmols
Debitul de vapori
Vc=(L+1)middotD
Vc=(2347+1)middot2519=8912Kmolh=000234Kmols
_
Mc=METOHmiddotXc+M2(1ndashX2)
XD+XF
Xc=
2
0431+0019
Xc= =0225kgKmol
2
Pagina 15 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
_
Mc=46middot0225+18middot0775=243KgKmol
Debitul masic de lichid
_
Gm liq=MmiddotLc=243middot000164=00398kgKmol
Debitul masic de vapori
_
Gm vap=McmiddotVc=243middot000234=005686kgs
Gm
Gv=
φ
φ=densitatea amestecului
Pentru faza lichida
1 ωі ( 1-ωі)
= +
φam φ1 φ2
φ1φ2mdashdensitatea etanolului respectiv a apei
ωі- fractia masica
Xc Mi 0225middot46
ωc= _ = =0425
Mc 243
Xe Mi
ωe= _
Me
1 0425 0575
= + = 000118
φc 72362 96377
φc=84745 kgmsup3
Pentru vapori _
To P M To P
φam= φo middot = middot middot
T Po 224 T Po
Pagina 16 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
PF+PD
Pc=
2
750+760
Pc= =775mmHg
2
Tc=To+Tc
Tc=273+9647=36947K
_
M=YcMETOH+(1-Yc)MH2O
αXc
Yc=
1+(α-1)Xc
86760225
Yc= =0715
1+(8676-1)0225
_
Mc=3802 KgKmol
3802 273 775
φc= = 1278Kgmsup3
224 36947 760
Pentru zona de epuizare
Le=Lc+F
Le=5912 +117849= 123761Kmolh=00343Kmolh
Ve=Vc=8431Kmolh=000234Kmols
_
Me=METOHmiddotXe+MH2O(1-Xe)
XF+Xw 0019+001
Xe= = =00145
2
_
Me=46middot00145+18middot0986=18392KgKmol
Pagina 17 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
_
Gm liq=Memiddot Le=18392middot00343=063084Kgs
_
Gm vap=MemiddotVe=18392middot000234=004303Kgs
1 ωe (1-ωe)
= +
φe φETOH φH2O
Xe Mi 0014546
ωe= _ = =0036
Me 18392
1 0036 0964
= + = 000105
φe 71781 95993
φe=94841kgmsup3
PF+Pw
Pe = Me=21164KgKmol
2
790+820
Pe = =805mmHg
2
Te=273+10112=37412
21164 273 805
φe= =0730Kgmsup3
224 37412 760
Zona de concentrare Zona de epuizare
liq vapori liq vapori
LV(Kmolh) 5912 8431 123761 8431
LV(Kmols) 000164 000234 00343 000234
Gm(kgs) 00398 008896 063084 004952
Gv(msup3s) 0000046 00696 000066 00678
Pagina 18 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Zona de concentrare
Determinarea diametrului coloanei
In vederea dimensionarii talerului este necesar sa se calculeze diametrul coloanei
Pentru o distanta intre talere H=03m din figura (III6) pentru valoarea raportului
φg 1278 -3
= = 000150=15middot10 viteza in coloane cu talere W=079ms
φe 84745
Pentru talere perforate viteza de lucru va fi
W=80-90 W max
Wmax=079135=10665ms
85
Wlucru= 10665=0906ms
100
Diametrul coloanei va fi
425056
dc= 46v = =0312m
πw 31418363600
Se standardizeazadc=03m
Recalculam viteza
46v
W= =0985ms
Π dcsup2
b)Calculul suprafetei efective a talerului
Suprafata ocupata de un deversor se calculeaza cu relatia
dcsup2 πα
Sd= ( -sin )
180
unde α este unghiul la centru corespunzator coardei deversorului
α b
=arcsin
dc
b este lungimea progului de deversare
b=(06divide08)dc
Se alege b=06middotdc =06middot03=018
Pagina 19 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
α = arcsin 018 =arcsin 06harrα=7374degC
03sup2 314middot7374
Sd= ( ndashsin 7374)=000367msup2
180
Suprafata efectiva a talerului va fi
_
Vdcsup2 314∙03sup2
St=Ac-25d= ndash25d = ndash 2∙000367=006331msup2
2 4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului Viteza gazului in orificiile
talerului trebuie sa fii mai mare decat viteza critica la care lichidul curge prin perforatii
Viteza minima a gazului
Wmin=067 g middot φe he
sect φg
g-acceleratia gravitationala ms
sect-coeficient de rezistenta
φgφe- densitatea lichidului respectiv gazului kgmsup3
he- inaltimea suspensiei pe talerm
h1
he= hp +
13k
hp- este inaltimea pragului de deversare m
k-raportul dintre densitatea spumei si lichidului(k=05)
ndash3 L ⅔
h1=C1middotC2middot10
b
C1-coeficientul ce depinde de forma placii deversoare (C1=28divide38 pentru placa
plana)
C2- coeficient adimensional determinat din figura III7
L-debitul de lichid care trece pe taler msup3 h
Pagina 20 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
L 01656
= =1204
25 25
b 018 din figura III7 se alege C2=101
b
=06
dc
-3 01656 ⅔ ndash3
h1=25middot101middot10 =26 ∙10 m
018
ndash3
ndash2 26∙10
he= 25middot10 + =0029 m
13∙05
ndash2
(k=05hp=25∙10 m)
Viteza minima in orificii va fi
Wmin=067 981 ∙ 84745 ∙0029 =682ms
182 1278
(sect=182)
Viteza gazului in orificiile talerului
100A
Wo=W
Stmiddotφ
St - suprafata activa a talerului msup2
φ- sectiunea libera a orificiilor talerului ()
W- viteza gazului in coloana ms
πdosup2
φ= 100 _
2radic3 tsup2
t=pasul dintre doua orificii
t=(25divide5)do
t=3middot2=6mm=6middot10ˉ sup3m
Pagina 21 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
100π(210ˉ sup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3(6middot10ˉsup3)sup2
314middot03sup2
Wo=0985 100 4 =1091ms
006331middot1007
Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler
he= hus+hσ+hst
ht-caderea totala de presiunem
hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm
hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim
hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm
sectwosup2φg 1821091sup2middot1278
hus= = =0016m
2gφe 2middot981middot84745
hσ= 4σe
138doφeg
σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm
hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m
138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981
hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m
ht=0016+000864+001885=004349m
Hge(18divide2)ht
H-distanta dintre talere
03gt0000769 adevarat
B zona de epuizare
determinarea diametrului coloanei
φg 0730 ndash4
= =0000769=769middot10
φe 94841
H= 03m
Pagina 22 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms
Viteza de lucru
85
Wlucru= (095135)=109ms
100
424408
dc= =028m
3143600109
Se standardizeaza dc=03m
Se calculeaza viteza w=0959ms
dcsup2 314α
Sd= ( ndashsinα)
8 180
α = b
dc
b=06dc=0603=018m
b 018 α
= =06 = arcsin06 α=7374ordm
dc 03 2
032 314middot7374
Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2
180
314∙03sup2
St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2
4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului
g φe
Wmin=067 middot middothe
sect φg
h1
he=hp+
13k
L 2376
Pentru = =172848
Pagina 23 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
25 25
b 018 C2=125
b
=06
dc
1921middot10ˉsup3
he=25middot10ˉsup2 + =0034m
13middot05
L ⅔ 2376 ⅔
h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m
b 018
981 94841
Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms
182 0730
t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m
100314 (210ˉsup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2
πmiddot03sup2
wo=0959middot 100 middot 4
006331middot1007
wo=1062ms
Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler
Ht=hus+hσ+hst
sectWosup2φ 18210620730
hus= = =0000758m
2gφe 298194841
4σe 4579710ˉsup3
hσ = = = 000903m
138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981
hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m
Pagina 24 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
ht=005207m
Hge(18divide2)ht
03gt0093 conditia se verifica
Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa
Zone de concentrare
a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia
XII57
05 072 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga
Ga= criteriul lui Galilui
Re=criteriul lui Reynolds
Sh= criteriul lui Sherwood
Sc= criteriul lui Schmidt
Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de
Gilliland(XII9) 23
ndash7 T 1 1
DA-B= 43 middot10 +
113 113 sup2 MA MB
P VA +VB
DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s
Tmdashtemperatura absoluta k
Pmdashpresiunea absoluta totala atm
Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)
MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor
VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol
VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol
23
ndash7 36946 1 1 ndash7
DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s
1019 194⅓ +638⅓ 18 46
Pagina 25 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
tc=9647ordmC Tc=36947k
Pc=775mmHg Pc=1019 atm
η
Sc=
φD
η=vascozitatea amestecului da P
φ=densitatea amestecului kgmsup3
ndash5
117middot10
Sc= =0478
ndash7
19121∙10∙1278
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4∙6v 4middot25056
W= = = 098ms
3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2
wmiddothstmiddotφ 0980018851278
Re= = =201782
ndash5
η 11710
ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5
Ga= = ndash5 =783middot10
η sup2 117middot10 sup2
05 072 024 05 072 5 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688
Coeficientul kg rezulta ndash7
ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600
Kg= = = 1084133mh
Hst 001885
Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se
utilizeaza relatia
Kmol 1 273 m 1 273
Pagina 26 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
= middot middot = middot
1084133=35761kmolmsup2hDy
msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia
XII59
05 11 024middotμ-1
Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga
hst
Γ= este un simplex geometric
hs
Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13
ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7
D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s
⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓
η VAndash Vo 116910 638 - 8
ηmdashvascozitatea P
Vomdashconstanta caracteristica a lichidului
ndash5
η 116910
Sc= = ndash5 = 01107
φD 124510∙84745
We∙hst∙φe 6e
Re= We=
ηe 3600St
ndash4
726510 00188584745
Re= ndash5 =99245
1169∙10
01656 ndash4
We= = 7265∙10 ms
Pagina 27 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
3600 ∙006331
g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2
Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm
ηsup2 1169middot10
05 11 024 -1 05 11 024 -1
Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386
Coeficientul ke ndash7
ShmiddotD 20540386middot1245middot10
Ke= = =4885mh
hst 001885
Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84
Kmol φв m
=
msup2middothDx Mв h
Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol
φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3
Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx
B Zona de epuizare
Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz
Coeficientul de difuziune este
ndash7 Tsup3sup2 1 1
DAB=4310 +
P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB
ndash7 ndash7
DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s
1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46
te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm
ndash5
Pagina 28 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η 12110
Sc= = ndash7 =088
φD 07301874510
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4Gv 4middot24408
W= = =0959ms
3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2
095middot003546middot0730
Re= ndash5 =203235
121middot10
981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5
Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10
121middot10
Sh=480082
Sh∙D
Kg= =9136179mh
Hst
1 273
Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy
224 37412
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid
ndash7 T ndash7
D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s
η(VA⅓ndash Vo⅓)
Ge
We= =001042ms
3600St
We hst φ
Re= =8612215
Pagina 29 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η
Ga=2376310sup1sup2
Sh=1597218683
micro= hst =0681
ht
Sh D
ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx
hst
Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49
1
kg=
m
kg + ke
m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)
dy α
m= = mc =1166 me=7025
dx (1+(α-1)x)sup2
c 1
kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy
1 1166
+
35761 170368837
e 1
kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx
1 7025
+
29762 3029445957
Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale
La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se
determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se
calculeaza cu relatia XIV39
Pagina 30 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Kg St
__ __
AB=BCmiddot Gv
Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este
prezentata in figura IV2
__ __
AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare
__ __
AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare
__ __
X=035 AB=44 BC=03
__ __
X=038 AB=42 BC=028
__ __
X=03 AB=47 BC=032
__ __
X=02 AB=51 BC=034
__ __
X=01 AB=49 BC=033
__ ___
X=05 AB=27 BC=018
__ ___
X=001 AB=17 BC=018
Din figura N2 se obtine
NTR=5
Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare
Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de
Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru
vapori
Π dsup2 stut
Gv=wmiddotA=w
Pagina 31 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4
46v
d=
πw
1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms
400696
d= =0066m=66mm
31420
Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms
2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms
Gv=LxD=234700007=0001642kmols
(GmMc) 0001642243
Gv= = =0000047msup3s
φ 84745
d=00044m=44mm
Standardizarea dext=25mm dint=9mm
Se recalculeaza vitezaw=073ms
3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid
F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg
1 ω1 (1-ω1) __
= + ω1=XFMMF
φam φ 1 φ2
φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s
Se alege w=3ms
d=00164m=164mm
Standardizarea dext =25mm dint=16mm
Se recalculeaza viteza w=318ms
4 Stutul de evacuare rapida
V coloana=Vcil+Vsfera
Consideramcoloana plina cu apa
Pagina 32 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute
Volumul de lichid
Debitul de golire=
Timp de golire
Π dsup3 314middot03sup3
V sfera = = =0014msup3
6 6
Vcilindru=Hcilindru πdsup24
Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He
Hc=2H+r =2middot03+015=075m
He=3H+r =3middot03+015=105m
Ht=(5-1)middot03+075+105=3m
Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m
Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3
4
Vcoloana=019+0014=0204msup3
Debitul de golire=0204600=0000341msup3s
Se alege w=3ms
d=0012m=12mm
Standardizare dext=25mm dint=17mm
Se calculeaza viteza w=29ms
6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare
Se alege w=20ms
d=00657m=657mm
Standardizare dext=76mm dint=66mm
Se recalculeaza viteza w=198ms
44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare
Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul
unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza
debitul
Pagina 33 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT
montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA
Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic
astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit
Reglare compozitiei si debitului de reflux
Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza
prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie
de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul
de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand
constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei
distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux
ramanand constant
Reglarea nivelului lichidului din blaz
Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin
intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care
comanda ventilul situat inainte de refierbator
Reglarea concentratiei de blaz
Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in
comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra
echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in
coloana
Pagina 34 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
CAPITOLUL 5
DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA
51 Bilantul termic al schimbatorului
G2T2rdquo
G1=W=11534 kmolh
G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm
t1rdquo=40ordmC
G2t2rsquo
G2-debitul fluidului de racire
t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC
Calculul debitului de apa de racire
Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula
prin tevi
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)
Q-fluxul termic w
C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd
Temperatura medie a amestecului este
t1rsquo+t1rdquo 1018+40
tm= = =709ordmC
2 2
Temperatura medie a apei
28+38
tm= =33ordmC
2
Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol
W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs
Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd
G1C1(t1rsquo-t1rdquo)
G2= =1295137kgh=359kgs
C2(t2rdquo-t2rsquo)
Pagina 35 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)
Calculul preliminar al fortei motrice
Dtrsquo-Dtrdquo
Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo
Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo
ln
Dtrdquo
52 Predimensionarea schimbatorului de caldura
Q=KA Dtm
K=coeficientul total de transfer de caldura
A=aria suprafetei de transfer termic
Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta
Q 15033323
A= = =969msup2
K Dtm 500middot31
Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane
A=905 L=4000mm De=99mm
n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm
53 Verificarea ariei de transfer termic
a)Alegerea ecuatiei de transfer termic
Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de
caldura
-pentru fluidul ce circula prin tevi
W1 d φ1 4G1
Re= W1=
η1 3600 φ1 π dsup2m
Re1018ordmC=1186129
Re40ordmC=674144
-pentru fluidul ce circula printre tevi
w2 d φ2 4G2 d
Re= =
η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2
Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606
Pagina 36 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim
turbulent)
Criteriul Reynolds
4G1
Re= Re709ordmC=935752
3600πn d η1
Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32
08 04
Nn=0023RemiddotPr
Cp η
Pr=
λ
Cpam709ordmC=415399Jkggrd
ndash4
ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s
λam709ordmC=06702wmgrd
Pr=259
Nn=5057
Nn λ
α1= =10044wmsup2grd
d
c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi
Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)
06 03 η 014
Nn=Cre Pr
Ηp
-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma
06
C=116 d echin Dn-nsup2dsup2
dechin= =0057
Dn+nmiddotd
C=0209
Pagina 37 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4 G2d
Re= =7511914
3600π(Dsup2-ndsup2)η2
ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots
λh2o33ordmC=066wmgrd
Pr=496 -014
Nn=14336(ηp)
Nn λ2 -014
α2= =24899(ηp)
d
d)Calculul coeficientului total de transfer termic
Se utilizeaza ecuatia VIII9
1
K=
1 δp 1 1
+ +sum +
α1 λp i=1 αci α2
α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd
δ-grosimea peretelui tevii m
λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd
αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam
Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este
r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1
Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua
fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua
fete ale peretelui (tevii) tp1tp2
tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din
egalitatile
tp1 fluxului termic unitar prin cele trei
straturi
Tp2 tm2
Pagina 38 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)
tp1=293+095tp2
-014 -33
k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)
Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari
Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)
Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC
ηp=000118cp
1
K= =57315wmsup2grd
-5 1
+000055+43middot 10 +
10044 6399043
e)Calculul fortei motrice
Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se
recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)
DTmrsquo=FDtm
F-factor de corectie(Flt1)
In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)
t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo
P= =0156 R= =618
t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo
-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie
F=095
Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC
f)Determinarea suprafetei de transfer termic
Q
A= = 89msup2
KmiddotDtrsquom
Amc=89msup2ltAdisp=969msup2
Schimbatorul are o rezerva de 88
Calculul mecanic sumar si hidrodinamic
a)Calculul mecanic sumar
Pagina 39 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Dimensionarea stuturilor
G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv
d=
πw
G1trdquo1(2)
G2t2rdquo
(1)Stut de intrare amestec
G1=w=210841kgh=05856kgs
1 ω1 ω2
= +
φam φ1 φ2
1 0025 0974
La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3
φam 71693 95935
La 40ordmC φam=98754kgmsup3
05856
G1= =0000614msup3s(1018ordmC)
95225
05856
G1= =0000592msup3s(40ordmC)
98754
W=3ms
4middot0000614
d1= = 0016m
314middot3
Standardizare dext=25mm dint=16mm
Viteza recalculata w=305ms
(2)Stut de iesire amestec
d2= 4middot0000592
Pagina 40 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
314middot3 =00158m
Standardizare dext=25mm dint =16mm
Viteza recalculata w=294ms
(3) Stut de intrare apa
G2= 1295137kgh=359kgs
359
G2= =0003604msup3s (28ordmC)
99607
359
G2= =000361msup3s(38ordmC)
99419
d3= 4middot0003604 =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=301ms
Stut de iesire apa
4middot000361
D4= =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=302ms
Stut de aerisire
dext=32mm dint=25mm
Greutatea schimbatorului in functionare
Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace
Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi
Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg
4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3
Pagina 41 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Vcapace= = = = 001413msup3
3 6 6
Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg
πdsup2 intmiddotL
Vteava=πRsup2L= =000362msup3
4
Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg
V=Vmanta-Vtevi=01919msup3
Mapa=1413+72596+19191=27863kg
Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori
Mstut=10kg
Mcapace=Vmiddotφotel=911kg
dextmantasup3-dintmantasup3
V=34π =000116msup3
8
Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg
Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3
Mpereti despartitori=3kg
Mtevi =14197kg
V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3
Mplaci tubulare =2862kg
Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3
Mmetal=31259kg
G=mapa+mmetal=59122kg
G=59122middot981=579KN
Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600
B=255C=450K=25L2=625)
Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)
Caderea de presiune prin frecare(Dpf)
Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ
Pagina 42 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
NNT=3
Determinarea NTT prin metoda analitica
L L
Xn-1 yn
Xn Yn+1
L este debitul de lichid descendent
V este debitul de vapori ascedent
Compozitia lichidului care paraseste un teler n se noteaza cu Xn iar pentru vapori cu
Yn
Intre Yn si Xn (daca este talerul teoretic) exista o relatie de echilibru relatia Fenske
α x
Y=
1+(α-1)x
α este volatilitatea relativa
P1
α=
P2
P1P2 sunt presiunile de vapori ale componentilor puri (1- ETOH 2- H2O)
Y 1-X
α=
X 1-Y
X
Y
-
f
u
0 001
9
0721 009
6
0123 016
6
023
3
032
7
039
6
05079 057
3
06763 07472 0894
Pagina 11 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
n
c
t
i
i
l
e
m
o
l
a
r
e
a
l
e
a
l
c
o
o
l
u
l
u
i
α
gt
Pagina 12 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
1
X
Y 0 017 03891 043
7
047 050
8
054
4
058
2
061
2
0656 068
4
07385 07815 0894
α _ 10
57
819 727 628 520 391 286 240 1
85
16
1
13
5
121 1
αc=8676
Pentru calculul analitic se porneste cu o relatie de echilibru
αxi
φi =
1+(α- 1)Xi
intre compozitia vaporilor ce intra pe talerul n si lichidul ce paraseste talerul n exista
urmatoarea relatie de operare
L XD
Yn+1= Xn +
L+1 L+1
Vaporii care ies pe la varful coloanei si au compozitia φ1 sunt condesati total ceea ce
inseamna ca lichidul ce iese din condensator au aceeasi compozitie Se repeta calculul pana
cand XnleXF
Y1=XD=0431
X1=080 XnleXF 08gt0019
Y2=0184
X2=0025 XnleXF 0025gt0019
Y3=0145
X3=0019 XnleXF 0019=0019
X4=0018
Y4=0141
XnleXF 0018lt0019 NTT=3
424 Calculul diametrului coloanei si calculul hidrodinamic al talerului
Pagina 13 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Calculul debitelor de lichid si de vapori din zona de concentrare si epuizare
Cunoscand presiunea la varful coloanei (pF) presiunea orientativa in alimentare
(pF)si in reziduri(pW) se determina tD tFsi tW
Bi
Ai-
P=sumXiPi=sumXi∙10 t+Ci
PF=790mmHg
BETOH BH2O
AETOH AH2O-
PF=XF∙10 t+CETOH +(1-XF)∙10 t+CH2O
Tf=10044ordmC
PD=760mmHg
1 Yi
=sum XD=YD=0431
PD Pi
1 YD (1-YD)
= +
PD AETOH BETOH AH2O BH2O
10 10
t+CETOH t+CH2O
1 0431 0569
= +
760 804494 15543 796681 166821
10 10
t+22265 t+228
tD= 925ordmC
PW=820mmHg
BETOH BH2O
AETOHndash AH2Ondash
t+CETOH t+CH2O
Pagina 14 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Pw=Xwmiddot10 +(1ndashXw)∙10
15543 16682
804494ndash 796681ndash
t+22265 t+228
820=001∙10 + 099∙10
tw=101ordmC
Temperaturile medii in zona de concentrare si epuizare sunt
tD+tF
tc=
2
925+10044
tc= =9647ordmC
2
tf+tw
te=
2
10044+1018
te= =10112ordmC
2
Pentru zona de concentrare
Debitul de lichid
Lc=LmiddotD
Lc=2347middot2519= 5912Kmolh=00016Kmols
Debitul de vapori
Vc=(L+1)middotD
Vc=(2347+1)middot2519=8912Kmolh=000234Kmols
_
Mc=METOHmiddotXc+M2(1ndashX2)
XD+XF
Xc=
2
0431+0019
Xc= =0225kgKmol
2
Pagina 15 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
_
Mc=46middot0225+18middot0775=243KgKmol
Debitul masic de lichid
_
Gm liq=MmiddotLc=243middot000164=00398kgKmol
Debitul masic de vapori
_
Gm vap=McmiddotVc=243middot000234=005686kgs
Gm
Gv=
φ
φ=densitatea amestecului
Pentru faza lichida
1 ωі ( 1-ωі)
= +
φam φ1 φ2
φ1φ2mdashdensitatea etanolului respectiv a apei
ωі- fractia masica
Xc Mi 0225middot46
ωc= _ = =0425
Mc 243
Xe Mi
ωe= _
Me
1 0425 0575
= + = 000118
φc 72362 96377
φc=84745 kgmsup3
Pentru vapori _
To P M To P
φam= φo middot = middot middot
T Po 224 T Po
Pagina 16 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
PF+PD
Pc=
2
750+760
Pc= =775mmHg
2
Tc=To+Tc
Tc=273+9647=36947K
_
M=YcMETOH+(1-Yc)MH2O
αXc
Yc=
1+(α-1)Xc
86760225
Yc= =0715
1+(8676-1)0225
_
Mc=3802 KgKmol
3802 273 775
φc= = 1278Kgmsup3
224 36947 760
Pentru zona de epuizare
Le=Lc+F
Le=5912 +117849= 123761Kmolh=00343Kmolh
Ve=Vc=8431Kmolh=000234Kmols
_
Me=METOHmiddotXe+MH2O(1-Xe)
XF+Xw 0019+001
Xe= = =00145
2
_
Me=46middot00145+18middot0986=18392KgKmol
Pagina 17 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
_
Gm liq=Memiddot Le=18392middot00343=063084Kgs
_
Gm vap=MemiddotVe=18392middot000234=004303Kgs
1 ωe (1-ωe)
= +
φe φETOH φH2O
Xe Mi 0014546
ωe= _ = =0036
Me 18392
1 0036 0964
= + = 000105
φe 71781 95993
φe=94841kgmsup3
PF+Pw
Pe = Me=21164KgKmol
2
790+820
Pe = =805mmHg
2
Te=273+10112=37412
21164 273 805
φe= =0730Kgmsup3
224 37412 760
Zona de concentrare Zona de epuizare
liq vapori liq vapori
LV(Kmolh) 5912 8431 123761 8431
LV(Kmols) 000164 000234 00343 000234
Gm(kgs) 00398 008896 063084 004952
Gv(msup3s) 0000046 00696 000066 00678
Pagina 18 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Zona de concentrare
Determinarea diametrului coloanei
In vederea dimensionarii talerului este necesar sa se calculeze diametrul coloanei
Pentru o distanta intre talere H=03m din figura (III6) pentru valoarea raportului
φg 1278 -3
= = 000150=15middot10 viteza in coloane cu talere W=079ms
φe 84745
Pentru talere perforate viteza de lucru va fi
W=80-90 W max
Wmax=079135=10665ms
85
Wlucru= 10665=0906ms
100
Diametrul coloanei va fi
425056
dc= 46v = =0312m
πw 31418363600
Se standardizeazadc=03m
Recalculam viteza
46v
W= =0985ms
Π dcsup2
b)Calculul suprafetei efective a talerului
Suprafata ocupata de un deversor se calculeaza cu relatia
dcsup2 πα
Sd= ( -sin )
180
unde α este unghiul la centru corespunzator coardei deversorului
α b
=arcsin
dc
b este lungimea progului de deversare
b=(06divide08)dc
Se alege b=06middotdc =06middot03=018
Pagina 19 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
α = arcsin 018 =arcsin 06harrα=7374degC
03sup2 314middot7374
Sd= ( ndashsin 7374)=000367msup2
180
Suprafata efectiva a talerului va fi
_
Vdcsup2 314∙03sup2
St=Ac-25d= ndash25d = ndash 2∙000367=006331msup2
2 4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului Viteza gazului in orificiile
talerului trebuie sa fii mai mare decat viteza critica la care lichidul curge prin perforatii
Viteza minima a gazului
Wmin=067 g middot φe he
sect φg
g-acceleratia gravitationala ms
sect-coeficient de rezistenta
φgφe- densitatea lichidului respectiv gazului kgmsup3
he- inaltimea suspensiei pe talerm
h1
he= hp +
13k
hp- este inaltimea pragului de deversare m
k-raportul dintre densitatea spumei si lichidului(k=05)
ndash3 L ⅔
h1=C1middotC2middot10
b
C1-coeficientul ce depinde de forma placii deversoare (C1=28divide38 pentru placa
plana)
C2- coeficient adimensional determinat din figura III7
L-debitul de lichid care trece pe taler msup3 h
Pagina 20 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
L 01656
= =1204
25 25
b 018 din figura III7 se alege C2=101
b
=06
dc
-3 01656 ⅔ ndash3
h1=25middot101middot10 =26 ∙10 m
018
ndash3
ndash2 26∙10
he= 25middot10 + =0029 m
13∙05
ndash2
(k=05hp=25∙10 m)
Viteza minima in orificii va fi
Wmin=067 981 ∙ 84745 ∙0029 =682ms
182 1278
(sect=182)
Viteza gazului in orificiile talerului
100A
Wo=W
Stmiddotφ
St - suprafata activa a talerului msup2
φ- sectiunea libera a orificiilor talerului ()
W- viteza gazului in coloana ms
πdosup2
φ= 100 _
2radic3 tsup2
t=pasul dintre doua orificii
t=(25divide5)do
t=3middot2=6mm=6middot10ˉ sup3m
Pagina 21 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
100π(210ˉ sup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3(6middot10ˉsup3)sup2
314middot03sup2
Wo=0985 100 4 =1091ms
006331middot1007
Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler
he= hus+hσ+hst
ht-caderea totala de presiunem
hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm
hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim
hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm
sectwosup2φg 1821091sup2middot1278
hus= = =0016m
2gφe 2middot981middot84745
hσ= 4σe
138doφeg
σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm
hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m
138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981
hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m
ht=0016+000864+001885=004349m
Hge(18divide2)ht
H-distanta dintre talere
03gt0000769 adevarat
B zona de epuizare
determinarea diametrului coloanei
φg 0730 ndash4
= =0000769=769middot10
φe 94841
H= 03m
Pagina 22 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms
Viteza de lucru
85
Wlucru= (095135)=109ms
100
424408
dc= =028m
3143600109
Se standardizeaza dc=03m
Se calculeaza viteza w=0959ms
dcsup2 314α
Sd= ( ndashsinα)
8 180
α = b
dc
b=06dc=0603=018m
b 018 α
= =06 = arcsin06 α=7374ordm
dc 03 2
032 314middot7374
Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2
180
314∙03sup2
St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2
4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului
g φe
Wmin=067 middot middothe
sect φg
h1
he=hp+
13k
L 2376
Pentru = =172848
Pagina 23 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
25 25
b 018 C2=125
b
=06
dc
1921middot10ˉsup3
he=25middot10ˉsup2 + =0034m
13middot05
L ⅔ 2376 ⅔
h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m
b 018
981 94841
Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms
182 0730
t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m
100314 (210ˉsup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2
πmiddot03sup2
wo=0959middot 100 middot 4
006331middot1007
wo=1062ms
Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler
Ht=hus+hσ+hst
sectWosup2φ 18210620730
hus= = =0000758m
2gφe 298194841
4σe 4579710ˉsup3
hσ = = = 000903m
138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981
hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m
Pagina 24 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
ht=005207m
Hge(18divide2)ht
03gt0093 conditia se verifica
Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa
Zone de concentrare
a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia
XII57
05 072 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga
Ga= criteriul lui Galilui
Re=criteriul lui Reynolds
Sh= criteriul lui Sherwood
Sc= criteriul lui Schmidt
Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de
Gilliland(XII9) 23
ndash7 T 1 1
DA-B= 43 middot10 +
113 113 sup2 MA MB
P VA +VB
DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s
Tmdashtemperatura absoluta k
Pmdashpresiunea absoluta totala atm
Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)
MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor
VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol
VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol
23
ndash7 36946 1 1 ndash7
DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s
1019 194⅓ +638⅓ 18 46
Pagina 25 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
tc=9647ordmC Tc=36947k
Pc=775mmHg Pc=1019 atm
η
Sc=
φD
η=vascozitatea amestecului da P
φ=densitatea amestecului kgmsup3
ndash5
117middot10
Sc= =0478
ndash7
19121∙10∙1278
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4∙6v 4middot25056
W= = = 098ms
3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2
wmiddothstmiddotφ 0980018851278
Re= = =201782
ndash5
η 11710
ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5
Ga= = ndash5 =783middot10
η sup2 117middot10 sup2
05 072 024 05 072 5 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688
Coeficientul kg rezulta ndash7
ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600
Kg= = = 1084133mh
Hst 001885
Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se
utilizeaza relatia
Kmol 1 273 m 1 273
Pagina 26 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
= middot middot = middot
1084133=35761kmolmsup2hDy
msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia
XII59
05 11 024middotμ-1
Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga
hst
Γ= este un simplex geometric
hs
Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13
ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7
D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s
⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓
η VAndash Vo 116910 638 - 8
ηmdashvascozitatea P
Vomdashconstanta caracteristica a lichidului
ndash5
η 116910
Sc= = ndash5 = 01107
φD 124510∙84745
We∙hst∙φe 6e
Re= We=
ηe 3600St
ndash4
726510 00188584745
Re= ndash5 =99245
1169∙10
01656 ndash4
We= = 7265∙10 ms
Pagina 27 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
3600 ∙006331
g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2
Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm
ηsup2 1169middot10
05 11 024 -1 05 11 024 -1
Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386
Coeficientul ke ndash7
ShmiddotD 20540386middot1245middot10
Ke= = =4885mh
hst 001885
Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84
Kmol φв m
=
msup2middothDx Mв h
Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol
φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3
Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx
B Zona de epuizare
Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz
Coeficientul de difuziune este
ndash7 Tsup3sup2 1 1
DAB=4310 +
P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB
ndash7 ndash7
DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s
1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46
te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm
ndash5
Pagina 28 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η 12110
Sc= = ndash7 =088
φD 07301874510
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4Gv 4middot24408
W= = =0959ms
3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2
095middot003546middot0730
Re= ndash5 =203235
121middot10
981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5
Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10
121middot10
Sh=480082
Sh∙D
Kg= =9136179mh
Hst
1 273
Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy
224 37412
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid
ndash7 T ndash7
D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s
η(VA⅓ndash Vo⅓)
Ge
We= =001042ms
3600St
We hst φ
Re= =8612215
Pagina 29 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η
Ga=2376310sup1sup2
Sh=1597218683
micro= hst =0681
ht
Sh D
ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx
hst
Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49
1
kg=
m
kg + ke
m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)
dy α
m= = mc =1166 me=7025
dx (1+(α-1)x)sup2
c 1
kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy
1 1166
+
35761 170368837
e 1
kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx
1 7025
+
29762 3029445957
Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale
La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se
determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se
calculeaza cu relatia XIV39
Pagina 30 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Kg St
__ __
AB=BCmiddot Gv
Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este
prezentata in figura IV2
__ __
AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare
__ __
AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare
__ __
X=035 AB=44 BC=03
__ __
X=038 AB=42 BC=028
__ __
X=03 AB=47 BC=032
__ __
X=02 AB=51 BC=034
__ __
X=01 AB=49 BC=033
__ ___
X=05 AB=27 BC=018
__ ___
X=001 AB=17 BC=018
Din figura N2 se obtine
NTR=5
Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare
Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de
Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru
vapori
Π dsup2 stut
Gv=wmiddotA=w
Pagina 31 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4
46v
d=
πw
1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms
400696
d= =0066m=66mm
31420
Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms
2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms
Gv=LxD=234700007=0001642kmols
(GmMc) 0001642243
Gv= = =0000047msup3s
φ 84745
d=00044m=44mm
Standardizarea dext=25mm dint=9mm
Se recalculeaza vitezaw=073ms
3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid
F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg
1 ω1 (1-ω1) __
= + ω1=XFMMF
φam φ 1 φ2
φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s
Se alege w=3ms
d=00164m=164mm
Standardizarea dext =25mm dint=16mm
Se recalculeaza viteza w=318ms
4 Stutul de evacuare rapida
V coloana=Vcil+Vsfera
Consideramcoloana plina cu apa
Pagina 32 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute
Volumul de lichid
Debitul de golire=
Timp de golire
Π dsup3 314middot03sup3
V sfera = = =0014msup3
6 6
Vcilindru=Hcilindru πdsup24
Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He
Hc=2H+r =2middot03+015=075m
He=3H+r =3middot03+015=105m
Ht=(5-1)middot03+075+105=3m
Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m
Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3
4
Vcoloana=019+0014=0204msup3
Debitul de golire=0204600=0000341msup3s
Se alege w=3ms
d=0012m=12mm
Standardizare dext=25mm dint=17mm
Se calculeaza viteza w=29ms
6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare
Se alege w=20ms
d=00657m=657mm
Standardizare dext=76mm dint=66mm
Se recalculeaza viteza w=198ms
44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare
Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul
unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza
debitul
Pagina 33 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT
montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA
Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic
astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit
Reglare compozitiei si debitului de reflux
Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza
prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie
de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul
de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand
constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei
distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux
ramanand constant
Reglarea nivelului lichidului din blaz
Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin
intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care
comanda ventilul situat inainte de refierbator
Reglarea concentratiei de blaz
Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in
comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra
echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in
coloana
Pagina 34 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
CAPITOLUL 5
DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA
51 Bilantul termic al schimbatorului
G2T2rdquo
G1=W=11534 kmolh
G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm
t1rdquo=40ordmC
G2t2rsquo
G2-debitul fluidului de racire
t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC
Calculul debitului de apa de racire
Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula
prin tevi
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)
Q-fluxul termic w
C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd
Temperatura medie a amestecului este
t1rsquo+t1rdquo 1018+40
tm= = =709ordmC
2 2
Temperatura medie a apei
28+38
tm= =33ordmC
2
Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol
W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs
Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd
G1C1(t1rsquo-t1rdquo)
G2= =1295137kgh=359kgs
C2(t2rdquo-t2rsquo)
Pagina 35 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)
Calculul preliminar al fortei motrice
Dtrsquo-Dtrdquo
Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo
Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo
ln
Dtrdquo
52 Predimensionarea schimbatorului de caldura
Q=KA Dtm
K=coeficientul total de transfer de caldura
A=aria suprafetei de transfer termic
Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta
Q 15033323
A= = =969msup2
K Dtm 500middot31
Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane
A=905 L=4000mm De=99mm
n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm
53 Verificarea ariei de transfer termic
a)Alegerea ecuatiei de transfer termic
Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de
caldura
-pentru fluidul ce circula prin tevi
W1 d φ1 4G1
Re= W1=
η1 3600 φ1 π dsup2m
Re1018ordmC=1186129
Re40ordmC=674144
-pentru fluidul ce circula printre tevi
w2 d φ2 4G2 d
Re= =
η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2
Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606
Pagina 36 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim
turbulent)
Criteriul Reynolds
4G1
Re= Re709ordmC=935752
3600πn d η1
Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32
08 04
Nn=0023RemiddotPr
Cp η
Pr=
λ
Cpam709ordmC=415399Jkggrd
ndash4
ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s
λam709ordmC=06702wmgrd
Pr=259
Nn=5057
Nn λ
α1= =10044wmsup2grd
d
c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi
Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)
06 03 η 014
Nn=Cre Pr
Ηp
-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma
06
C=116 d echin Dn-nsup2dsup2
dechin= =0057
Dn+nmiddotd
C=0209
Pagina 37 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4 G2d
Re= =7511914
3600π(Dsup2-ndsup2)η2
ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots
λh2o33ordmC=066wmgrd
Pr=496 -014
Nn=14336(ηp)
Nn λ2 -014
α2= =24899(ηp)
d
d)Calculul coeficientului total de transfer termic
Se utilizeaza ecuatia VIII9
1
K=
1 δp 1 1
+ +sum +
α1 λp i=1 αci α2
α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd
δ-grosimea peretelui tevii m
λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd
αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam
Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este
r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1
Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua
fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua
fete ale peretelui (tevii) tp1tp2
tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din
egalitatile
tp1 fluxului termic unitar prin cele trei
straturi
Tp2 tm2
Pagina 38 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)
tp1=293+095tp2
-014 -33
k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)
Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari
Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)
Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC
ηp=000118cp
1
K= =57315wmsup2grd
-5 1
+000055+43middot 10 +
10044 6399043
e)Calculul fortei motrice
Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se
recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)
DTmrsquo=FDtm
F-factor de corectie(Flt1)
In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)
t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo
P= =0156 R= =618
t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo
-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie
F=095
Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC
f)Determinarea suprafetei de transfer termic
Q
A= = 89msup2
KmiddotDtrsquom
Amc=89msup2ltAdisp=969msup2
Schimbatorul are o rezerva de 88
Calculul mecanic sumar si hidrodinamic
a)Calculul mecanic sumar
Pagina 39 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Dimensionarea stuturilor
G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv
d=
πw
G1trdquo1(2)
G2t2rdquo
(1)Stut de intrare amestec
G1=w=210841kgh=05856kgs
1 ω1 ω2
= +
φam φ1 φ2
1 0025 0974
La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3
φam 71693 95935
La 40ordmC φam=98754kgmsup3
05856
G1= =0000614msup3s(1018ordmC)
95225
05856
G1= =0000592msup3s(40ordmC)
98754
W=3ms
4middot0000614
d1= = 0016m
314middot3
Standardizare dext=25mm dint=16mm
Viteza recalculata w=305ms
(2)Stut de iesire amestec
d2= 4middot0000592
Pagina 40 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
314middot3 =00158m
Standardizare dext=25mm dint =16mm
Viteza recalculata w=294ms
(3) Stut de intrare apa
G2= 1295137kgh=359kgs
359
G2= =0003604msup3s (28ordmC)
99607
359
G2= =000361msup3s(38ordmC)
99419
d3= 4middot0003604 =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=301ms
Stut de iesire apa
4middot000361
D4= =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=302ms
Stut de aerisire
dext=32mm dint=25mm
Greutatea schimbatorului in functionare
Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace
Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi
Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg
4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3
Pagina 41 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Vcapace= = = = 001413msup3
3 6 6
Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg
πdsup2 intmiddotL
Vteava=πRsup2L= =000362msup3
4
Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg
V=Vmanta-Vtevi=01919msup3
Mapa=1413+72596+19191=27863kg
Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori
Mstut=10kg
Mcapace=Vmiddotφotel=911kg
dextmantasup3-dintmantasup3
V=34π =000116msup3
8
Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg
Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3
Mpereti despartitori=3kg
Mtevi =14197kg
V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3
Mplaci tubulare =2862kg
Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3
Mmetal=31259kg
G=mapa+mmetal=59122kg
G=59122middot981=579KN
Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600
B=255C=450K=25L2=625)
Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)
Caderea de presiune prin frecare(Dpf)
Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ
Pagina 42 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
n
c
t
i
i
l
e
m
o
l
a
r
e
a
l
e
a
l
c
o
o
l
u
l
u
i
α
gt
Pagina 12 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
1
X
Y 0 017 03891 043
7
047 050
8
054
4
058
2
061
2
0656 068
4
07385 07815 0894
α _ 10
57
819 727 628 520 391 286 240 1
85
16
1
13
5
121 1
αc=8676
Pentru calculul analitic se porneste cu o relatie de echilibru
αxi
φi =
1+(α- 1)Xi
intre compozitia vaporilor ce intra pe talerul n si lichidul ce paraseste talerul n exista
urmatoarea relatie de operare
L XD
Yn+1= Xn +
L+1 L+1
Vaporii care ies pe la varful coloanei si au compozitia φ1 sunt condesati total ceea ce
inseamna ca lichidul ce iese din condensator au aceeasi compozitie Se repeta calculul pana
cand XnleXF
Y1=XD=0431
X1=080 XnleXF 08gt0019
Y2=0184
X2=0025 XnleXF 0025gt0019
Y3=0145
X3=0019 XnleXF 0019=0019
X4=0018
Y4=0141
XnleXF 0018lt0019 NTT=3
424 Calculul diametrului coloanei si calculul hidrodinamic al talerului
Pagina 13 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Calculul debitelor de lichid si de vapori din zona de concentrare si epuizare
Cunoscand presiunea la varful coloanei (pF) presiunea orientativa in alimentare
(pF)si in reziduri(pW) se determina tD tFsi tW
Bi
Ai-
P=sumXiPi=sumXi∙10 t+Ci
PF=790mmHg
BETOH BH2O
AETOH AH2O-
PF=XF∙10 t+CETOH +(1-XF)∙10 t+CH2O
Tf=10044ordmC
PD=760mmHg
1 Yi
=sum XD=YD=0431
PD Pi
1 YD (1-YD)
= +
PD AETOH BETOH AH2O BH2O
10 10
t+CETOH t+CH2O
1 0431 0569
= +
760 804494 15543 796681 166821
10 10
t+22265 t+228
tD= 925ordmC
PW=820mmHg
BETOH BH2O
AETOHndash AH2Ondash
t+CETOH t+CH2O
Pagina 14 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Pw=Xwmiddot10 +(1ndashXw)∙10
15543 16682
804494ndash 796681ndash
t+22265 t+228
820=001∙10 + 099∙10
tw=101ordmC
Temperaturile medii in zona de concentrare si epuizare sunt
tD+tF
tc=
2
925+10044
tc= =9647ordmC
2
tf+tw
te=
2
10044+1018
te= =10112ordmC
2
Pentru zona de concentrare
Debitul de lichid
Lc=LmiddotD
Lc=2347middot2519= 5912Kmolh=00016Kmols
Debitul de vapori
Vc=(L+1)middotD
Vc=(2347+1)middot2519=8912Kmolh=000234Kmols
_
Mc=METOHmiddotXc+M2(1ndashX2)
XD+XF
Xc=
2
0431+0019
Xc= =0225kgKmol
2
Pagina 15 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
_
Mc=46middot0225+18middot0775=243KgKmol
Debitul masic de lichid
_
Gm liq=MmiddotLc=243middot000164=00398kgKmol
Debitul masic de vapori
_
Gm vap=McmiddotVc=243middot000234=005686kgs
Gm
Gv=
φ
φ=densitatea amestecului
Pentru faza lichida
1 ωі ( 1-ωі)
= +
φam φ1 φ2
φ1φ2mdashdensitatea etanolului respectiv a apei
ωі- fractia masica
Xc Mi 0225middot46
ωc= _ = =0425
Mc 243
Xe Mi
ωe= _
Me
1 0425 0575
= + = 000118
φc 72362 96377
φc=84745 kgmsup3
Pentru vapori _
To P M To P
φam= φo middot = middot middot
T Po 224 T Po
Pagina 16 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
PF+PD
Pc=
2
750+760
Pc= =775mmHg
2
Tc=To+Tc
Tc=273+9647=36947K
_
M=YcMETOH+(1-Yc)MH2O
αXc
Yc=
1+(α-1)Xc
86760225
Yc= =0715
1+(8676-1)0225
_
Mc=3802 KgKmol
3802 273 775
φc= = 1278Kgmsup3
224 36947 760
Pentru zona de epuizare
Le=Lc+F
Le=5912 +117849= 123761Kmolh=00343Kmolh
Ve=Vc=8431Kmolh=000234Kmols
_
Me=METOHmiddotXe+MH2O(1-Xe)
XF+Xw 0019+001
Xe= = =00145
2
_
Me=46middot00145+18middot0986=18392KgKmol
Pagina 17 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
_
Gm liq=Memiddot Le=18392middot00343=063084Kgs
_
Gm vap=MemiddotVe=18392middot000234=004303Kgs
1 ωe (1-ωe)
= +
φe φETOH φH2O
Xe Mi 0014546
ωe= _ = =0036
Me 18392
1 0036 0964
= + = 000105
φe 71781 95993
φe=94841kgmsup3
PF+Pw
Pe = Me=21164KgKmol
2
790+820
Pe = =805mmHg
2
Te=273+10112=37412
21164 273 805
φe= =0730Kgmsup3
224 37412 760
Zona de concentrare Zona de epuizare
liq vapori liq vapori
LV(Kmolh) 5912 8431 123761 8431
LV(Kmols) 000164 000234 00343 000234
Gm(kgs) 00398 008896 063084 004952
Gv(msup3s) 0000046 00696 000066 00678
Pagina 18 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Zona de concentrare
Determinarea diametrului coloanei
In vederea dimensionarii talerului este necesar sa se calculeze diametrul coloanei
Pentru o distanta intre talere H=03m din figura (III6) pentru valoarea raportului
φg 1278 -3
= = 000150=15middot10 viteza in coloane cu talere W=079ms
φe 84745
Pentru talere perforate viteza de lucru va fi
W=80-90 W max
Wmax=079135=10665ms
85
Wlucru= 10665=0906ms
100
Diametrul coloanei va fi
425056
dc= 46v = =0312m
πw 31418363600
Se standardizeazadc=03m
Recalculam viteza
46v
W= =0985ms
Π dcsup2
b)Calculul suprafetei efective a talerului
Suprafata ocupata de un deversor se calculeaza cu relatia
dcsup2 πα
Sd= ( -sin )
180
unde α este unghiul la centru corespunzator coardei deversorului
α b
=arcsin
dc
b este lungimea progului de deversare
b=(06divide08)dc
Se alege b=06middotdc =06middot03=018
Pagina 19 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
α = arcsin 018 =arcsin 06harrα=7374degC
03sup2 314middot7374
Sd= ( ndashsin 7374)=000367msup2
180
Suprafata efectiva a talerului va fi
_
Vdcsup2 314∙03sup2
St=Ac-25d= ndash25d = ndash 2∙000367=006331msup2
2 4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului Viteza gazului in orificiile
talerului trebuie sa fii mai mare decat viteza critica la care lichidul curge prin perforatii
Viteza minima a gazului
Wmin=067 g middot φe he
sect φg
g-acceleratia gravitationala ms
sect-coeficient de rezistenta
φgφe- densitatea lichidului respectiv gazului kgmsup3
he- inaltimea suspensiei pe talerm
h1
he= hp +
13k
hp- este inaltimea pragului de deversare m
k-raportul dintre densitatea spumei si lichidului(k=05)
ndash3 L ⅔
h1=C1middotC2middot10
b
C1-coeficientul ce depinde de forma placii deversoare (C1=28divide38 pentru placa
plana)
C2- coeficient adimensional determinat din figura III7
L-debitul de lichid care trece pe taler msup3 h
Pagina 20 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
L 01656
= =1204
25 25
b 018 din figura III7 se alege C2=101
b
=06
dc
-3 01656 ⅔ ndash3
h1=25middot101middot10 =26 ∙10 m
018
ndash3
ndash2 26∙10
he= 25middot10 + =0029 m
13∙05
ndash2
(k=05hp=25∙10 m)
Viteza minima in orificii va fi
Wmin=067 981 ∙ 84745 ∙0029 =682ms
182 1278
(sect=182)
Viteza gazului in orificiile talerului
100A
Wo=W
Stmiddotφ
St - suprafata activa a talerului msup2
φ- sectiunea libera a orificiilor talerului ()
W- viteza gazului in coloana ms
πdosup2
φ= 100 _
2radic3 tsup2
t=pasul dintre doua orificii
t=(25divide5)do
t=3middot2=6mm=6middot10ˉ sup3m
Pagina 21 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
100π(210ˉ sup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3(6middot10ˉsup3)sup2
314middot03sup2
Wo=0985 100 4 =1091ms
006331middot1007
Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler
he= hus+hσ+hst
ht-caderea totala de presiunem
hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm
hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim
hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm
sectwosup2φg 1821091sup2middot1278
hus= = =0016m
2gφe 2middot981middot84745
hσ= 4σe
138doφeg
σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm
hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m
138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981
hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m
ht=0016+000864+001885=004349m
Hge(18divide2)ht
H-distanta dintre talere
03gt0000769 adevarat
B zona de epuizare
determinarea diametrului coloanei
φg 0730 ndash4
= =0000769=769middot10
φe 94841
H= 03m
Pagina 22 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms
Viteza de lucru
85
Wlucru= (095135)=109ms
100
424408
dc= =028m
3143600109
Se standardizeaza dc=03m
Se calculeaza viteza w=0959ms
dcsup2 314α
Sd= ( ndashsinα)
8 180
α = b
dc
b=06dc=0603=018m
b 018 α
= =06 = arcsin06 α=7374ordm
dc 03 2
032 314middot7374
Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2
180
314∙03sup2
St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2
4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului
g φe
Wmin=067 middot middothe
sect φg
h1
he=hp+
13k
L 2376
Pentru = =172848
Pagina 23 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
25 25
b 018 C2=125
b
=06
dc
1921middot10ˉsup3
he=25middot10ˉsup2 + =0034m
13middot05
L ⅔ 2376 ⅔
h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m
b 018
981 94841
Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms
182 0730
t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m
100314 (210ˉsup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2
πmiddot03sup2
wo=0959middot 100 middot 4
006331middot1007
wo=1062ms
Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler
Ht=hus+hσ+hst
sectWosup2φ 18210620730
hus= = =0000758m
2gφe 298194841
4σe 4579710ˉsup3
hσ = = = 000903m
138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981
hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m
Pagina 24 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
ht=005207m
Hge(18divide2)ht
03gt0093 conditia se verifica
Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa
Zone de concentrare
a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia
XII57
05 072 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga
Ga= criteriul lui Galilui
Re=criteriul lui Reynolds
Sh= criteriul lui Sherwood
Sc= criteriul lui Schmidt
Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de
Gilliland(XII9) 23
ndash7 T 1 1
DA-B= 43 middot10 +
113 113 sup2 MA MB
P VA +VB
DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s
Tmdashtemperatura absoluta k
Pmdashpresiunea absoluta totala atm
Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)
MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor
VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol
VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol
23
ndash7 36946 1 1 ndash7
DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s
1019 194⅓ +638⅓ 18 46
Pagina 25 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
tc=9647ordmC Tc=36947k
Pc=775mmHg Pc=1019 atm
η
Sc=
φD
η=vascozitatea amestecului da P
φ=densitatea amestecului kgmsup3
ndash5
117middot10
Sc= =0478
ndash7
19121∙10∙1278
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4∙6v 4middot25056
W= = = 098ms
3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2
wmiddothstmiddotφ 0980018851278
Re= = =201782
ndash5
η 11710
ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5
Ga= = ndash5 =783middot10
η sup2 117middot10 sup2
05 072 024 05 072 5 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688
Coeficientul kg rezulta ndash7
ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600
Kg= = = 1084133mh
Hst 001885
Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se
utilizeaza relatia
Kmol 1 273 m 1 273
Pagina 26 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
= middot middot = middot
1084133=35761kmolmsup2hDy
msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia
XII59
05 11 024middotμ-1
Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga
hst
Γ= este un simplex geometric
hs
Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13
ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7
D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s
⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓
η VAndash Vo 116910 638 - 8
ηmdashvascozitatea P
Vomdashconstanta caracteristica a lichidului
ndash5
η 116910
Sc= = ndash5 = 01107
φD 124510∙84745
We∙hst∙φe 6e
Re= We=
ηe 3600St
ndash4
726510 00188584745
Re= ndash5 =99245
1169∙10
01656 ndash4
We= = 7265∙10 ms
Pagina 27 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
3600 ∙006331
g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2
Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm
ηsup2 1169middot10
05 11 024 -1 05 11 024 -1
Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386
Coeficientul ke ndash7
ShmiddotD 20540386middot1245middot10
Ke= = =4885mh
hst 001885
Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84
Kmol φв m
=
msup2middothDx Mв h
Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol
φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3
Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx
B Zona de epuizare
Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz
Coeficientul de difuziune este
ndash7 Tsup3sup2 1 1
DAB=4310 +
P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB
ndash7 ndash7
DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s
1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46
te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm
ndash5
Pagina 28 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η 12110
Sc= = ndash7 =088
φD 07301874510
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4Gv 4middot24408
W= = =0959ms
3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2
095middot003546middot0730
Re= ndash5 =203235
121middot10
981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5
Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10
121middot10
Sh=480082
Sh∙D
Kg= =9136179mh
Hst
1 273
Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy
224 37412
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid
ndash7 T ndash7
D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s
η(VA⅓ndash Vo⅓)
Ge
We= =001042ms
3600St
We hst φ
Re= =8612215
Pagina 29 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η
Ga=2376310sup1sup2
Sh=1597218683
micro= hst =0681
ht
Sh D
ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx
hst
Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49
1
kg=
m
kg + ke
m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)
dy α
m= = mc =1166 me=7025
dx (1+(α-1)x)sup2
c 1
kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy
1 1166
+
35761 170368837
e 1
kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx
1 7025
+
29762 3029445957
Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale
La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se
determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se
calculeaza cu relatia XIV39
Pagina 30 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Kg St
__ __
AB=BCmiddot Gv
Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este
prezentata in figura IV2
__ __
AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare
__ __
AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare
__ __
X=035 AB=44 BC=03
__ __
X=038 AB=42 BC=028
__ __
X=03 AB=47 BC=032
__ __
X=02 AB=51 BC=034
__ __
X=01 AB=49 BC=033
__ ___
X=05 AB=27 BC=018
__ ___
X=001 AB=17 BC=018
Din figura N2 se obtine
NTR=5
Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare
Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de
Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru
vapori
Π dsup2 stut
Gv=wmiddotA=w
Pagina 31 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4
46v
d=
πw
1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms
400696
d= =0066m=66mm
31420
Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms
2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms
Gv=LxD=234700007=0001642kmols
(GmMc) 0001642243
Gv= = =0000047msup3s
φ 84745
d=00044m=44mm
Standardizarea dext=25mm dint=9mm
Se recalculeaza vitezaw=073ms
3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid
F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg
1 ω1 (1-ω1) __
= + ω1=XFMMF
φam φ 1 φ2
φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s
Se alege w=3ms
d=00164m=164mm
Standardizarea dext =25mm dint=16mm
Se recalculeaza viteza w=318ms
4 Stutul de evacuare rapida
V coloana=Vcil+Vsfera
Consideramcoloana plina cu apa
Pagina 32 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute
Volumul de lichid
Debitul de golire=
Timp de golire
Π dsup3 314middot03sup3
V sfera = = =0014msup3
6 6
Vcilindru=Hcilindru πdsup24
Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He
Hc=2H+r =2middot03+015=075m
He=3H+r =3middot03+015=105m
Ht=(5-1)middot03+075+105=3m
Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m
Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3
4
Vcoloana=019+0014=0204msup3
Debitul de golire=0204600=0000341msup3s
Se alege w=3ms
d=0012m=12mm
Standardizare dext=25mm dint=17mm
Se calculeaza viteza w=29ms
6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare
Se alege w=20ms
d=00657m=657mm
Standardizare dext=76mm dint=66mm
Se recalculeaza viteza w=198ms
44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare
Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul
unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza
debitul
Pagina 33 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT
montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA
Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic
astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit
Reglare compozitiei si debitului de reflux
Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza
prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie
de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul
de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand
constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei
distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux
ramanand constant
Reglarea nivelului lichidului din blaz
Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin
intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care
comanda ventilul situat inainte de refierbator
Reglarea concentratiei de blaz
Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in
comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra
echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in
coloana
Pagina 34 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
CAPITOLUL 5
DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA
51 Bilantul termic al schimbatorului
G2T2rdquo
G1=W=11534 kmolh
G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm
t1rdquo=40ordmC
G2t2rsquo
G2-debitul fluidului de racire
t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC
Calculul debitului de apa de racire
Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula
prin tevi
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)
Q-fluxul termic w
C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd
Temperatura medie a amestecului este
t1rsquo+t1rdquo 1018+40
tm= = =709ordmC
2 2
Temperatura medie a apei
28+38
tm= =33ordmC
2
Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol
W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs
Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd
G1C1(t1rsquo-t1rdquo)
G2= =1295137kgh=359kgs
C2(t2rdquo-t2rsquo)
Pagina 35 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)
Calculul preliminar al fortei motrice
Dtrsquo-Dtrdquo
Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo
Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo
ln
Dtrdquo
52 Predimensionarea schimbatorului de caldura
Q=KA Dtm
K=coeficientul total de transfer de caldura
A=aria suprafetei de transfer termic
Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta
Q 15033323
A= = =969msup2
K Dtm 500middot31
Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane
A=905 L=4000mm De=99mm
n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm
53 Verificarea ariei de transfer termic
a)Alegerea ecuatiei de transfer termic
Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de
caldura
-pentru fluidul ce circula prin tevi
W1 d φ1 4G1
Re= W1=
η1 3600 φ1 π dsup2m
Re1018ordmC=1186129
Re40ordmC=674144
-pentru fluidul ce circula printre tevi
w2 d φ2 4G2 d
Re= =
η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2
Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606
Pagina 36 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim
turbulent)
Criteriul Reynolds
4G1
Re= Re709ordmC=935752
3600πn d η1
Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32
08 04
Nn=0023RemiddotPr
Cp η
Pr=
λ
Cpam709ordmC=415399Jkggrd
ndash4
ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s
λam709ordmC=06702wmgrd
Pr=259
Nn=5057
Nn λ
α1= =10044wmsup2grd
d
c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi
Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)
06 03 η 014
Nn=Cre Pr
Ηp
-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma
06
C=116 d echin Dn-nsup2dsup2
dechin= =0057
Dn+nmiddotd
C=0209
Pagina 37 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4 G2d
Re= =7511914
3600π(Dsup2-ndsup2)η2
ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots
λh2o33ordmC=066wmgrd
Pr=496 -014
Nn=14336(ηp)
Nn λ2 -014
α2= =24899(ηp)
d
d)Calculul coeficientului total de transfer termic
Se utilizeaza ecuatia VIII9
1
K=
1 δp 1 1
+ +sum +
α1 λp i=1 αci α2
α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd
δ-grosimea peretelui tevii m
λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd
αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam
Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este
r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1
Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua
fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua
fete ale peretelui (tevii) tp1tp2
tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din
egalitatile
tp1 fluxului termic unitar prin cele trei
straturi
Tp2 tm2
Pagina 38 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)
tp1=293+095tp2
-014 -33
k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)
Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari
Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)
Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC
ηp=000118cp
1
K= =57315wmsup2grd
-5 1
+000055+43middot 10 +
10044 6399043
e)Calculul fortei motrice
Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se
recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)
DTmrsquo=FDtm
F-factor de corectie(Flt1)
In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)
t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo
P= =0156 R= =618
t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo
-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie
F=095
Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC
f)Determinarea suprafetei de transfer termic
Q
A= = 89msup2
KmiddotDtrsquom
Amc=89msup2ltAdisp=969msup2
Schimbatorul are o rezerva de 88
Calculul mecanic sumar si hidrodinamic
a)Calculul mecanic sumar
Pagina 39 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Dimensionarea stuturilor
G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv
d=
πw
G1trdquo1(2)
G2t2rdquo
(1)Stut de intrare amestec
G1=w=210841kgh=05856kgs
1 ω1 ω2
= +
φam φ1 φ2
1 0025 0974
La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3
φam 71693 95935
La 40ordmC φam=98754kgmsup3
05856
G1= =0000614msup3s(1018ordmC)
95225
05856
G1= =0000592msup3s(40ordmC)
98754
W=3ms
4middot0000614
d1= = 0016m
314middot3
Standardizare dext=25mm dint=16mm
Viteza recalculata w=305ms
(2)Stut de iesire amestec
d2= 4middot0000592
Pagina 40 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
314middot3 =00158m
Standardizare dext=25mm dint =16mm
Viteza recalculata w=294ms
(3) Stut de intrare apa
G2= 1295137kgh=359kgs
359
G2= =0003604msup3s (28ordmC)
99607
359
G2= =000361msup3s(38ordmC)
99419
d3= 4middot0003604 =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=301ms
Stut de iesire apa
4middot000361
D4= =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=302ms
Stut de aerisire
dext=32mm dint=25mm
Greutatea schimbatorului in functionare
Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace
Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi
Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg
4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3
Pagina 41 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Vcapace= = = = 001413msup3
3 6 6
Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg
πdsup2 intmiddotL
Vteava=πRsup2L= =000362msup3
4
Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg
V=Vmanta-Vtevi=01919msup3
Mapa=1413+72596+19191=27863kg
Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori
Mstut=10kg
Mcapace=Vmiddotφotel=911kg
dextmantasup3-dintmantasup3
V=34π =000116msup3
8
Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg
Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3
Mpereti despartitori=3kg
Mtevi =14197kg
V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3
Mplaci tubulare =2862kg
Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3
Mmetal=31259kg
G=mapa+mmetal=59122kg
G=59122middot981=579KN
Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600
B=255C=450K=25L2=625)
Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)
Caderea de presiune prin frecare(Dpf)
Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ
Pagina 42 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
1
X
Y 0 017 03891 043
7
047 050
8
054
4
058
2
061
2
0656 068
4
07385 07815 0894
α _ 10
57
819 727 628 520 391 286 240 1
85
16
1
13
5
121 1
αc=8676
Pentru calculul analitic se porneste cu o relatie de echilibru
αxi
φi =
1+(α- 1)Xi
intre compozitia vaporilor ce intra pe talerul n si lichidul ce paraseste talerul n exista
urmatoarea relatie de operare
L XD
Yn+1= Xn +
L+1 L+1
Vaporii care ies pe la varful coloanei si au compozitia φ1 sunt condesati total ceea ce
inseamna ca lichidul ce iese din condensator au aceeasi compozitie Se repeta calculul pana
cand XnleXF
Y1=XD=0431
X1=080 XnleXF 08gt0019
Y2=0184
X2=0025 XnleXF 0025gt0019
Y3=0145
X3=0019 XnleXF 0019=0019
X4=0018
Y4=0141
XnleXF 0018lt0019 NTT=3
424 Calculul diametrului coloanei si calculul hidrodinamic al talerului
Pagina 13 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Calculul debitelor de lichid si de vapori din zona de concentrare si epuizare
Cunoscand presiunea la varful coloanei (pF) presiunea orientativa in alimentare
(pF)si in reziduri(pW) se determina tD tFsi tW
Bi
Ai-
P=sumXiPi=sumXi∙10 t+Ci
PF=790mmHg
BETOH BH2O
AETOH AH2O-
PF=XF∙10 t+CETOH +(1-XF)∙10 t+CH2O
Tf=10044ordmC
PD=760mmHg
1 Yi
=sum XD=YD=0431
PD Pi
1 YD (1-YD)
= +
PD AETOH BETOH AH2O BH2O
10 10
t+CETOH t+CH2O
1 0431 0569
= +
760 804494 15543 796681 166821
10 10
t+22265 t+228
tD= 925ordmC
PW=820mmHg
BETOH BH2O
AETOHndash AH2Ondash
t+CETOH t+CH2O
Pagina 14 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Pw=Xwmiddot10 +(1ndashXw)∙10
15543 16682
804494ndash 796681ndash
t+22265 t+228
820=001∙10 + 099∙10
tw=101ordmC
Temperaturile medii in zona de concentrare si epuizare sunt
tD+tF
tc=
2
925+10044
tc= =9647ordmC
2
tf+tw
te=
2
10044+1018
te= =10112ordmC
2
Pentru zona de concentrare
Debitul de lichid
Lc=LmiddotD
Lc=2347middot2519= 5912Kmolh=00016Kmols
Debitul de vapori
Vc=(L+1)middotD
Vc=(2347+1)middot2519=8912Kmolh=000234Kmols
_
Mc=METOHmiddotXc+M2(1ndashX2)
XD+XF
Xc=
2
0431+0019
Xc= =0225kgKmol
2
Pagina 15 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
_
Mc=46middot0225+18middot0775=243KgKmol
Debitul masic de lichid
_
Gm liq=MmiddotLc=243middot000164=00398kgKmol
Debitul masic de vapori
_
Gm vap=McmiddotVc=243middot000234=005686kgs
Gm
Gv=
φ
φ=densitatea amestecului
Pentru faza lichida
1 ωі ( 1-ωі)
= +
φam φ1 φ2
φ1φ2mdashdensitatea etanolului respectiv a apei
ωі- fractia masica
Xc Mi 0225middot46
ωc= _ = =0425
Mc 243
Xe Mi
ωe= _
Me
1 0425 0575
= + = 000118
φc 72362 96377
φc=84745 kgmsup3
Pentru vapori _
To P M To P
φam= φo middot = middot middot
T Po 224 T Po
Pagina 16 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
PF+PD
Pc=
2
750+760
Pc= =775mmHg
2
Tc=To+Tc
Tc=273+9647=36947K
_
M=YcMETOH+(1-Yc)MH2O
αXc
Yc=
1+(α-1)Xc
86760225
Yc= =0715
1+(8676-1)0225
_
Mc=3802 KgKmol
3802 273 775
φc= = 1278Kgmsup3
224 36947 760
Pentru zona de epuizare
Le=Lc+F
Le=5912 +117849= 123761Kmolh=00343Kmolh
Ve=Vc=8431Kmolh=000234Kmols
_
Me=METOHmiddotXe+MH2O(1-Xe)
XF+Xw 0019+001
Xe= = =00145
2
_
Me=46middot00145+18middot0986=18392KgKmol
Pagina 17 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
_
Gm liq=Memiddot Le=18392middot00343=063084Kgs
_
Gm vap=MemiddotVe=18392middot000234=004303Kgs
1 ωe (1-ωe)
= +
φe φETOH φH2O
Xe Mi 0014546
ωe= _ = =0036
Me 18392
1 0036 0964
= + = 000105
φe 71781 95993
φe=94841kgmsup3
PF+Pw
Pe = Me=21164KgKmol
2
790+820
Pe = =805mmHg
2
Te=273+10112=37412
21164 273 805
φe= =0730Kgmsup3
224 37412 760
Zona de concentrare Zona de epuizare
liq vapori liq vapori
LV(Kmolh) 5912 8431 123761 8431
LV(Kmols) 000164 000234 00343 000234
Gm(kgs) 00398 008896 063084 004952
Gv(msup3s) 0000046 00696 000066 00678
Pagina 18 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Zona de concentrare
Determinarea diametrului coloanei
In vederea dimensionarii talerului este necesar sa se calculeze diametrul coloanei
Pentru o distanta intre talere H=03m din figura (III6) pentru valoarea raportului
φg 1278 -3
= = 000150=15middot10 viteza in coloane cu talere W=079ms
φe 84745
Pentru talere perforate viteza de lucru va fi
W=80-90 W max
Wmax=079135=10665ms
85
Wlucru= 10665=0906ms
100
Diametrul coloanei va fi
425056
dc= 46v = =0312m
πw 31418363600
Se standardizeazadc=03m
Recalculam viteza
46v
W= =0985ms
Π dcsup2
b)Calculul suprafetei efective a talerului
Suprafata ocupata de un deversor se calculeaza cu relatia
dcsup2 πα
Sd= ( -sin )
180
unde α este unghiul la centru corespunzator coardei deversorului
α b
=arcsin
dc
b este lungimea progului de deversare
b=(06divide08)dc
Se alege b=06middotdc =06middot03=018
Pagina 19 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
α = arcsin 018 =arcsin 06harrα=7374degC
03sup2 314middot7374
Sd= ( ndashsin 7374)=000367msup2
180
Suprafata efectiva a talerului va fi
_
Vdcsup2 314∙03sup2
St=Ac-25d= ndash25d = ndash 2∙000367=006331msup2
2 4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului Viteza gazului in orificiile
talerului trebuie sa fii mai mare decat viteza critica la care lichidul curge prin perforatii
Viteza minima a gazului
Wmin=067 g middot φe he
sect φg
g-acceleratia gravitationala ms
sect-coeficient de rezistenta
φgφe- densitatea lichidului respectiv gazului kgmsup3
he- inaltimea suspensiei pe talerm
h1
he= hp +
13k
hp- este inaltimea pragului de deversare m
k-raportul dintre densitatea spumei si lichidului(k=05)
ndash3 L ⅔
h1=C1middotC2middot10
b
C1-coeficientul ce depinde de forma placii deversoare (C1=28divide38 pentru placa
plana)
C2- coeficient adimensional determinat din figura III7
L-debitul de lichid care trece pe taler msup3 h
Pagina 20 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
L 01656
= =1204
25 25
b 018 din figura III7 se alege C2=101
b
=06
dc
-3 01656 ⅔ ndash3
h1=25middot101middot10 =26 ∙10 m
018
ndash3
ndash2 26∙10
he= 25middot10 + =0029 m
13∙05
ndash2
(k=05hp=25∙10 m)
Viteza minima in orificii va fi
Wmin=067 981 ∙ 84745 ∙0029 =682ms
182 1278
(sect=182)
Viteza gazului in orificiile talerului
100A
Wo=W
Stmiddotφ
St - suprafata activa a talerului msup2
φ- sectiunea libera a orificiilor talerului ()
W- viteza gazului in coloana ms
πdosup2
φ= 100 _
2radic3 tsup2
t=pasul dintre doua orificii
t=(25divide5)do
t=3middot2=6mm=6middot10ˉ sup3m
Pagina 21 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
100π(210ˉ sup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3(6middot10ˉsup3)sup2
314middot03sup2
Wo=0985 100 4 =1091ms
006331middot1007
Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler
he= hus+hσ+hst
ht-caderea totala de presiunem
hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm
hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim
hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm
sectwosup2φg 1821091sup2middot1278
hus= = =0016m
2gφe 2middot981middot84745
hσ= 4σe
138doφeg
σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm
hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m
138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981
hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m
ht=0016+000864+001885=004349m
Hge(18divide2)ht
H-distanta dintre talere
03gt0000769 adevarat
B zona de epuizare
determinarea diametrului coloanei
φg 0730 ndash4
= =0000769=769middot10
φe 94841
H= 03m
Pagina 22 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms
Viteza de lucru
85
Wlucru= (095135)=109ms
100
424408
dc= =028m
3143600109
Se standardizeaza dc=03m
Se calculeaza viteza w=0959ms
dcsup2 314α
Sd= ( ndashsinα)
8 180
α = b
dc
b=06dc=0603=018m
b 018 α
= =06 = arcsin06 α=7374ordm
dc 03 2
032 314middot7374
Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2
180
314∙03sup2
St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2
4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului
g φe
Wmin=067 middot middothe
sect φg
h1
he=hp+
13k
L 2376
Pentru = =172848
Pagina 23 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
25 25
b 018 C2=125
b
=06
dc
1921middot10ˉsup3
he=25middot10ˉsup2 + =0034m
13middot05
L ⅔ 2376 ⅔
h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m
b 018
981 94841
Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms
182 0730
t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m
100314 (210ˉsup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2
πmiddot03sup2
wo=0959middot 100 middot 4
006331middot1007
wo=1062ms
Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler
Ht=hus+hσ+hst
sectWosup2φ 18210620730
hus= = =0000758m
2gφe 298194841
4σe 4579710ˉsup3
hσ = = = 000903m
138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981
hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m
Pagina 24 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
ht=005207m
Hge(18divide2)ht
03gt0093 conditia se verifica
Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa
Zone de concentrare
a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia
XII57
05 072 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga
Ga= criteriul lui Galilui
Re=criteriul lui Reynolds
Sh= criteriul lui Sherwood
Sc= criteriul lui Schmidt
Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de
Gilliland(XII9) 23
ndash7 T 1 1
DA-B= 43 middot10 +
113 113 sup2 MA MB
P VA +VB
DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s
Tmdashtemperatura absoluta k
Pmdashpresiunea absoluta totala atm
Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)
MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor
VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol
VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol
23
ndash7 36946 1 1 ndash7
DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s
1019 194⅓ +638⅓ 18 46
Pagina 25 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
tc=9647ordmC Tc=36947k
Pc=775mmHg Pc=1019 atm
η
Sc=
φD
η=vascozitatea amestecului da P
φ=densitatea amestecului kgmsup3
ndash5
117middot10
Sc= =0478
ndash7
19121∙10∙1278
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4∙6v 4middot25056
W= = = 098ms
3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2
wmiddothstmiddotφ 0980018851278
Re= = =201782
ndash5
η 11710
ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5
Ga= = ndash5 =783middot10
η sup2 117middot10 sup2
05 072 024 05 072 5 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688
Coeficientul kg rezulta ndash7
ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600
Kg= = = 1084133mh
Hst 001885
Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se
utilizeaza relatia
Kmol 1 273 m 1 273
Pagina 26 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
= middot middot = middot
1084133=35761kmolmsup2hDy
msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia
XII59
05 11 024middotμ-1
Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga
hst
Γ= este un simplex geometric
hs
Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13
ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7
D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s
⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓
η VAndash Vo 116910 638 - 8
ηmdashvascozitatea P
Vomdashconstanta caracteristica a lichidului
ndash5
η 116910
Sc= = ndash5 = 01107
φD 124510∙84745
We∙hst∙φe 6e
Re= We=
ηe 3600St
ndash4
726510 00188584745
Re= ndash5 =99245
1169∙10
01656 ndash4
We= = 7265∙10 ms
Pagina 27 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
3600 ∙006331
g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2
Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm
ηsup2 1169middot10
05 11 024 -1 05 11 024 -1
Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386
Coeficientul ke ndash7
ShmiddotD 20540386middot1245middot10
Ke= = =4885mh
hst 001885
Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84
Kmol φв m
=
msup2middothDx Mв h
Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol
φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3
Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx
B Zona de epuizare
Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz
Coeficientul de difuziune este
ndash7 Tsup3sup2 1 1
DAB=4310 +
P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB
ndash7 ndash7
DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s
1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46
te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm
ndash5
Pagina 28 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η 12110
Sc= = ndash7 =088
φD 07301874510
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4Gv 4middot24408
W= = =0959ms
3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2
095middot003546middot0730
Re= ndash5 =203235
121middot10
981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5
Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10
121middot10
Sh=480082
Sh∙D
Kg= =9136179mh
Hst
1 273
Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy
224 37412
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid
ndash7 T ndash7
D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s
η(VA⅓ndash Vo⅓)
Ge
We= =001042ms
3600St
We hst φ
Re= =8612215
Pagina 29 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η
Ga=2376310sup1sup2
Sh=1597218683
micro= hst =0681
ht
Sh D
ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx
hst
Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49
1
kg=
m
kg + ke
m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)
dy α
m= = mc =1166 me=7025
dx (1+(α-1)x)sup2
c 1
kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy
1 1166
+
35761 170368837
e 1
kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx
1 7025
+
29762 3029445957
Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale
La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se
determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se
calculeaza cu relatia XIV39
Pagina 30 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Kg St
__ __
AB=BCmiddot Gv
Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este
prezentata in figura IV2
__ __
AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare
__ __
AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare
__ __
X=035 AB=44 BC=03
__ __
X=038 AB=42 BC=028
__ __
X=03 AB=47 BC=032
__ __
X=02 AB=51 BC=034
__ __
X=01 AB=49 BC=033
__ ___
X=05 AB=27 BC=018
__ ___
X=001 AB=17 BC=018
Din figura N2 se obtine
NTR=5
Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare
Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de
Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru
vapori
Π dsup2 stut
Gv=wmiddotA=w
Pagina 31 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4
46v
d=
πw
1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms
400696
d= =0066m=66mm
31420
Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms
2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms
Gv=LxD=234700007=0001642kmols
(GmMc) 0001642243
Gv= = =0000047msup3s
φ 84745
d=00044m=44mm
Standardizarea dext=25mm dint=9mm
Se recalculeaza vitezaw=073ms
3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid
F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg
1 ω1 (1-ω1) __
= + ω1=XFMMF
φam φ 1 φ2
φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s
Se alege w=3ms
d=00164m=164mm
Standardizarea dext =25mm dint=16mm
Se recalculeaza viteza w=318ms
4 Stutul de evacuare rapida
V coloana=Vcil+Vsfera
Consideramcoloana plina cu apa
Pagina 32 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute
Volumul de lichid
Debitul de golire=
Timp de golire
Π dsup3 314middot03sup3
V sfera = = =0014msup3
6 6
Vcilindru=Hcilindru πdsup24
Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He
Hc=2H+r =2middot03+015=075m
He=3H+r =3middot03+015=105m
Ht=(5-1)middot03+075+105=3m
Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m
Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3
4
Vcoloana=019+0014=0204msup3
Debitul de golire=0204600=0000341msup3s
Se alege w=3ms
d=0012m=12mm
Standardizare dext=25mm dint=17mm
Se calculeaza viteza w=29ms
6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare
Se alege w=20ms
d=00657m=657mm
Standardizare dext=76mm dint=66mm
Se recalculeaza viteza w=198ms
44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare
Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul
unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza
debitul
Pagina 33 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT
montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA
Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic
astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit
Reglare compozitiei si debitului de reflux
Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza
prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie
de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul
de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand
constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei
distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux
ramanand constant
Reglarea nivelului lichidului din blaz
Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin
intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care
comanda ventilul situat inainte de refierbator
Reglarea concentratiei de blaz
Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in
comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra
echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in
coloana
Pagina 34 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
CAPITOLUL 5
DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA
51 Bilantul termic al schimbatorului
G2T2rdquo
G1=W=11534 kmolh
G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm
t1rdquo=40ordmC
G2t2rsquo
G2-debitul fluidului de racire
t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC
Calculul debitului de apa de racire
Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula
prin tevi
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)
Q-fluxul termic w
C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd
Temperatura medie a amestecului este
t1rsquo+t1rdquo 1018+40
tm= = =709ordmC
2 2
Temperatura medie a apei
28+38
tm= =33ordmC
2
Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol
W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs
Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd
G1C1(t1rsquo-t1rdquo)
G2= =1295137kgh=359kgs
C2(t2rdquo-t2rsquo)
Pagina 35 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)
Calculul preliminar al fortei motrice
Dtrsquo-Dtrdquo
Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo
Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo
ln
Dtrdquo
52 Predimensionarea schimbatorului de caldura
Q=KA Dtm
K=coeficientul total de transfer de caldura
A=aria suprafetei de transfer termic
Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta
Q 15033323
A= = =969msup2
K Dtm 500middot31
Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane
A=905 L=4000mm De=99mm
n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm
53 Verificarea ariei de transfer termic
a)Alegerea ecuatiei de transfer termic
Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de
caldura
-pentru fluidul ce circula prin tevi
W1 d φ1 4G1
Re= W1=
η1 3600 φ1 π dsup2m
Re1018ordmC=1186129
Re40ordmC=674144
-pentru fluidul ce circula printre tevi
w2 d φ2 4G2 d
Re= =
η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2
Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606
Pagina 36 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim
turbulent)
Criteriul Reynolds
4G1
Re= Re709ordmC=935752
3600πn d η1
Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32
08 04
Nn=0023RemiddotPr
Cp η
Pr=
λ
Cpam709ordmC=415399Jkggrd
ndash4
ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s
λam709ordmC=06702wmgrd
Pr=259
Nn=5057
Nn λ
α1= =10044wmsup2grd
d
c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi
Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)
06 03 η 014
Nn=Cre Pr
Ηp
-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma
06
C=116 d echin Dn-nsup2dsup2
dechin= =0057
Dn+nmiddotd
C=0209
Pagina 37 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4 G2d
Re= =7511914
3600π(Dsup2-ndsup2)η2
ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots
λh2o33ordmC=066wmgrd
Pr=496 -014
Nn=14336(ηp)
Nn λ2 -014
α2= =24899(ηp)
d
d)Calculul coeficientului total de transfer termic
Se utilizeaza ecuatia VIII9
1
K=
1 δp 1 1
+ +sum +
α1 λp i=1 αci α2
α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd
δ-grosimea peretelui tevii m
λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd
αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam
Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este
r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1
Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua
fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua
fete ale peretelui (tevii) tp1tp2
tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din
egalitatile
tp1 fluxului termic unitar prin cele trei
straturi
Tp2 tm2
Pagina 38 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)
tp1=293+095tp2
-014 -33
k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)
Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari
Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)
Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC
ηp=000118cp
1
K= =57315wmsup2grd
-5 1
+000055+43middot 10 +
10044 6399043
e)Calculul fortei motrice
Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se
recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)
DTmrsquo=FDtm
F-factor de corectie(Flt1)
In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)
t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo
P= =0156 R= =618
t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo
-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie
F=095
Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC
f)Determinarea suprafetei de transfer termic
Q
A= = 89msup2
KmiddotDtrsquom
Amc=89msup2ltAdisp=969msup2
Schimbatorul are o rezerva de 88
Calculul mecanic sumar si hidrodinamic
a)Calculul mecanic sumar
Pagina 39 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Dimensionarea stuturilor
G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv
d=
πw
G1trdquo1(2)
G2t2rdquo
(1)Stut de intrare amestec
G1=w=210841kgh=05856kgs
1 ω1 ω2
= +
φam φ1 φ2
1 0025 0974
La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3
φam 71693 95935
La 40ordmC φam=98754kgmsup3
05856
G1= =0000614msup3s(1018ordmC)
95225
05856
G1= =0000592msup3s(40ordmC)
98754
W=3ms
4middot0000614
d1= = 0016m
314middot3
Standardizare dext=25mm dint=16mm
Viteza recalculata w=305ms
(2)Stut de iesire amestec
d2= 4middot0000592
Pagina 40 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
314middot3 =00158m
Standardizare dext=25mm dint =16mm
Viteza recalculata w=294ms
(3) Stut de intrare apa
G2= 1295137kgh=359kgs
359
G2= =0003604msup3s (28ordmC)
99607
359
G2= =000361msup3s(38ordmC)
99419
d3= 4middot0003604 =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=301ms
Stut de iesire apa
4middot000361
D4= =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=302ms
Stut de aerisire
dext=32mm dint=25mm
Greutatea schimbatorului in functionare
Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace
Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi
Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg
4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3
Pagina 41 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Vcapace= = = = 001413msup3
3 6 6
Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg
πdsup2 intmiddotL
Vteava=πRsup2L= =000362msup3
4
Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg
V=Vmanta-Vtevi=01919msup3
Mapa=1413+72596+19191=27863kg
Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori
Mstut=10kg
Mcapace=Vmiddotφotel=911kg
dextmantasup3-dintmantasup3
V=34π =000116msup3
8
Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg
Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3
Mpereti despartitori=3kg
Mtevi =14197kg
V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3
Mplaci tubulare =2862kg
Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3
Mmetal=31259kg
G=mapa+mmetal=59122kg
G=59122middot981=579KN
Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600
B=255C=450K=25L2=625)
Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)
Caderea de presiune prin frecare(Dpf)
Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ
Pagina 42 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Calculul debitelor de lichid si de vapori din zona de concentrare si epuizare
Cunoscand presiunea la varful coloanei (pF) presiunea orientativa in alimentare
(pF)si in reziduri(pW) se determina tD tFsi tW
Bi
Ai-
P=sumXiPi=sumXi∙10 t+Ci
PF=790mmHg
BETOH BH2O
AETOH AH2O-
PF=XF∙10 t+CETOH +(1-XF)∙10 t+CH2O
Tf=10044ordmC
PD=760mmHg
1 Yi
=sum XD=YD=0431
PD Pi
1 YD (1-YD)
= +
PD AETOH BETOH AH2O BH2O
10 10
t+CETOH t+CH2O
1 0431 0569
= +
760 804494 15543 796681 166821
10 10
t+22265 t+228
tD= 925ordmC
PW=820mmHg
BETOH BH2O
AETOHndash AH2Ondash
t+CETOH t+CH2O
Pagina 14 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Pw=Xwmiddot10 +(1ndashXw)∙10
15543 16682
804494ndash 796681ndash
t+22265 t+228
820=001∙10 + 099∙10
tw=101ordmC
Temperaturile medii in zona de concentrare si epuizare sunt
tD+tF
tc=
2
925+10044
tc= =9647ordmC
2
tf+tw
te=
2
10044+1018
te= =10112ordmC
2
Pentru zona de concentrare
Debitul de lichid
Lc=LmiddotD
Lc=2347middot2519= 5912Kmolh=00016Kmols
Debitul de vapori
Vc=(L+1)middotD
Vc=(2347+1)middot2519=8912Kmolh=000234Kmols
_
Mc=METOHmiddotXc+M2(1ndashX2)
XD+XF
Xc=
2
0431+0019
Xc= =0225kgKmol
2
Pagina 15 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
_
Mc=46middot0225+18middot0775=243KgKmol
Debitul masic de lichid
_
Gm liq=MmiddotLc=243middot000164=00398kgKmol
Debitul masic de vapori
_
Gm vap=McmiddotVc=243middot000234=005686kgs
Gm
Gv=
φ
φ=densitatea amestecului
Pentru faza lichida
1 ωі ( 1-ωі)
= +
φam φ1 φ2
φ1φ2mdashdensitatea etanolului respectiv a apei
ωі- fractia masica
Xc Mi 0225middot46
ωc= _ = =0425
Mc 243
Xe Mi
ωe= _
Me
1 0425 0575
= + = 000118
φc 72362 96377
φc=84745 kgmsup3
Pentru vapori _
To P M To P
φam= φo middot = middot middot
T Po 224 T Po
Pagina 16 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
PF+PD
Pc=
2
750+760
Pc= =775mmHg
2
Tc=To+Tc
Tc=273+9647=36947K
_
M=YcMETOH+(1-Yc)MH2O
αXc
Yc=
1+(α-1)Xc
86760225
Yc= =0715
1+(8676-1)0225
_
Mc=3802 KgKmol
3802 273 775
φc= = 1278Kgmsup3
224 36947 760
Pentru zona de epuizare
Le=Lc+F
Le=5912 +117849= 123761Kmolh=00343Kmolh
Ve=Vc=8431Kmolh=000234Kmols
_
Me=METOHmiddotXe+MH2O(1-Xe)
XF+Xw 0019+001
Xe= = =00145
2
_
Me=46middot00145+18middot0986=18392KgKmol
Pagina 17 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
_
Gm liq=Memiddot Le=18392middot00343=063084Kgs
_
Gm vap=MemiddotVe=18392middot000234=004303Kgs
1 ωe (1-ωe)
= +
φe φETOH φH2O
Xe Mi 0014546
ωe= _ = =0036
Me 18392
1 0036 0964
= + = 000105
φe 71781 95993
φe=94841kgmsup3
PF+Pw
Pe = Me=21164KgKmol
2
790+820
Pe = =805mmHg
2
Te=273+10112=37412
21164 273 805
φe= =0730Kgmsup3
224 37412 760
Zona de concentrare Zona de epuizare
liq vapori liq vapori
LV(Kmolh) 5912 8431 123761 8431
LV(Kmols) 000164 000234 00343 000234
Gm(kgs) 00398 008896 063084 004952
Gv(msup3s) 0000046 00696 000066 00678
Pagina 18 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Zona de concentrare
Determinarea diametrului coloanei
In vederea dimensionarii talerului este necesar sa se calculeze diametrul coloanei
Pentru o distanta intre talere H=03m din figura (III6) pentru valoarea raportului
φg 1278 -3
= = 000150=15middot10 viteza in coloane cu talere W=079ms
φe 84745
Pentru talere perforate viteza de lucru va fi
W=80-90 W max
Wmax=079135=10665ms
85
Wlucru= 10665=0906ms
100
Diametrul coloanei va fi
425056
dc= 46v = =0312m
πw 31418363600
Se standardizeazadc=03m
Recalculam viteza
46v
W= =0985ms
Π dcsup2
b)Calculul suprafetei efective a talerului
Suprafata ocupata de un deversor se calculeaza cu relatia
dcsup2 πα
Sd= ( -sin )
180
unde α este unghiul la centru corespunzator coardei deversorului
α b
=arcsin
dc
b este lungimea progului de deversare
b=(06divide08)dc
Se alege b=06middotdc =06middot03=018
Pagina 19 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
α = arcsin 018 =arcsin 06harrα=7374degC
03sup2 314middot7374
Sd= ( ndashsin 7374)=000367msup2
180
Suprafata efectiva a talerului va fi
_
Vdcsup2 314∙03sup2
St=Ac-25d= ndash25d = ndash 2∙000367=006331msup2
2 4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului Viteza gazului in orificiile
talerului trebuie sa fii mai mare decat viteza critica la care lichidul curge prin perforatii
Viteza minima a gazului
Wmin=067 g middot φe he
sect φg
g-acceleratia gravitationala ms
sect-coeficient de rezistenta
φgφe- densitatea lichidului respectiv gazului kgmsup3
he- inaltimea suspensiei pe talerm
h1
he= hp +
13k
hp- este inaltimea pragului de deversare m
k-raportul dintre densitatea spumei si lichidului(k=05)
ndash3 L ⅔
h1=C1middotC2middot10
b
C1-coeficientul ce depinde de forma placii deversoare (C1=28divide38 pentru placa
plana)
C2- coeficient adimensional determinat din figura III7
L-debitul de lichid care trece pe taler msup3 h
Pagina 20 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
L 01656
= =1204
25 25
b 018 din figura III7 se alege C2=101
b
=06
dc
-3 01656 ⅔ ndash3
h1=25middot101middot10 =26 ∙10 m
018
ndash3
ndash2 26∙10
he= 25middot10 + =0029 m
13∙05
ndash2
(k=05hp=25∙10 m)
Viteza minima in orificii va fi
Wmin=067 981 ∙ 84745 ∙0029 =682ms
182 1278
(sect=182)
Viteza gazului in orificiile talerului
100A
Wo=W
Stmiddotφ
St - suprafata activa a talerului msup2
φ- sectiunea libera a orificiilor talerului ()
W- viteza gazului in coloana ms
πdosup2
φ= 100 _
2radic3 tsup2
t=pasul dintre doua orificii
t=(25divide5)do
t=3middot2=6mm=6middot10ˉ sup3m
Pagina 21 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
100π(210ˉ sup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3(6middot10ˉsup3)sup2
314middot03sup2
Wo=0985 100 4 =1091ms
006331middot1007
Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler
he= hus+hσ+hst
ht-caderea totala de presiunem
hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm
hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim
hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm
sectwosup2φg 1821091sup2middot1278
hus= = =0016m
2gφe 2middot981middot84745
hσ= 4σe
138doφeg
σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm
hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m
138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981
hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m
ht=0016+000864+001885=004349m
Hge(18divide2)ht
H-distanta dintre talere
03gt0000769 adevarat
B zona de epuizare
determinarea diametrului coloanei
φg 0730 ndash4
= =0000769=769middot10
φe 94841
H= 03m
Pagina 22 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms
Viteza de lucru
85
Wlucru= (095135)=109ms
100
424408
dc= =028m
3143600109
Se standardizeaza dc=03m
Se calculeaza viteza w=0959ms
dcsup2 314α
Sd= ( ndashsinα)
8 180
α = b
dc
b=06dc=0603=018m
b 018 α
= =06 = arcsin06 α=7374ordm
dc 03 2
032 314middot7374
Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2
180
314∙03sup2
St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2
4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului
g φe
Wmin=067 middot middothe
sect φg
h1
he=hp+
13k
L 2376
Pentru = =172848
Pagina 23 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
25 25
b 018 C2=125
b
=06
dc
1921middot10ˉsup3
he=25middot10ˉsup2 + =0034m
13middot05
L ⅔ 2376 ⅔
h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m
b 018
981 94841
Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms
182 0730
t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m
100314 (210ˉsup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2
πmiddot03sup2
wo=0959middot 100 middot 4
006331middot1007
wo=1062ms
Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler
Ht=hus+hσ+hst
sectWosup2φ 18210620730
hus= = =0000758m
2gφe 298194841
4σe 4579710ˉsup3
hσ = = = 000903m
138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981
hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m
Pagina 24 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
ht=005207m
Hge(18divide2)ht
03gt0093 conditia se verifica
Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa
Zone de concentrare
a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia
XII57
05 072 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga
Ga= criteriul lui Galilui
Re=criteriul lui Reynolds
Sh= criteriul lui Sherwood
Sc= criteriul lui Schmidt
Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de
Gilliland(XII9) 23
ndash7 T 1 1
DA-B= 43 middot10 +
113 113 sup2 MA MB
P VA +VB
DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s
Tmdashtemperatura absoluta k
Pmdashpresiunea absoluta totala atm
Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)
MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor
VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol
VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol
23
ndash7 36946 1 1 ndash7
DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s
1019 194⅓ +638⅓ 18 46
Pagina 25 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
tc=9647ordmC Tc=36947k
Pc=775mmHg Pc=1019 atm
η
Sc=
φD
η=vascozitatea amestecului da P
φ=densitatea amestecului kgmsup3
ndash5
117middot10
Sc= =0478
ndash7
19121∙10∙1278
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4∙6v 4middot25056
W= = = 098ms
3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2
wmiddothstmiddotφ 0980018851278
Re= = =201782
ndash5
η 11710
ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5
Ga= = ndash5 =783middot10
η sup2 117middot10 sup2
05 072 024 05 072 5 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688
Coeficientul kg rezulta ndash7
ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600
Kg= = = 1084133mh
Hst 001885
Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se
utilizeaza relatia
Kmol 1 273 m 1 273
Pagina 26 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
= middot middot = middot
1084133=35761kmolmsup2hDy
msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia
XII59
05 11 024middotμ-1
Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga
hst
Γ= este un simplex geometric
hs
Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13
ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7
D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s
⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓
η VAndash Vo 116910 638 - 8
ηmdashvascozitatea P
Vomdashconstanta caracteristica a lichidului
ndash5
η 116910
Sc= = ndash5 = 01107
φD 124510∙84745
We∙hst∙φe 6e
Re= We=
ηe 3600St
ndash4
726510 00188584745
Re= ndash5 =99245
1169∙10
01656 ndash4
We= = 7265∙10 ms
Pagina 27 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
3600 ∙006331
g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2
Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm
ηsup2 1169middot10
05 11 024 -1 05 11 024 -1
Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386
Coeficientul ke ndash7
ShmiddotD 20540386middot1245middot10
Ke= = =4885mh
hst 001885
Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84
Kmol φв m
=
msup2middothDx Mв h
Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol
φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3
Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx
B Zona de epuizare
Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz
Coeficientul de difuziune este
ndash7 Tsup3sup2 1 1
DAB=4310 +
P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB
ndash7 ndash7
DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s
1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46
te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm
ndash5
Pagina 28 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η 12110
Sc= = ndash7 =088
φD 07301874510
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4Gv 4middot24408
W= = =0959ms
3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2
095middot003546middot0730
Re= ndash5 =203235
121middot10
981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5
Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10
121middot10
Sh=480082
Sh∙D
Kg= =9136179mh
Hst
1 273
Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy
224 37412
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid
ndash7 T ndash7
D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s
η(VA⅓ndash Vo⅓)
Ge
We= =001042ms
3600St
We hst φ
Re= =8612215
Pagina 29 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η
Ga=2376310sup1sup2
Sh=1597218683
micro= hst =0681
ht
Sh D
ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx
hst
Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49
1
kg=
m
kg + ke
m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)
dy α
m= = mc =1166 me=7025
dx (1+(α-1)x)sup2
c 1
kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy
1 1166
+
35761 170368837
e 1
kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx
1 7025
+
29762 3029445957
Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale
La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se
determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se
calculeaza cu relatia XIV39
Pagina 30 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Kg St
__ __
AB=BCmiddot Gv
Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este
prezentata in figura IV2
__ __
AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare
__ __
AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare
__ __
X=035 AB=44 BC=03
__ __
X=038 AB=42 BC=028
__ __
X=03 AB=47 BC=032
__ __
X=02 AB=51 BC=034
__ __
X=01 AB=49 BC=033
__ ___
X=05 AB=27 BC=018
__ ___
X=001 AB=17 BC=018
Din figura N2 se obtine
NTR=5
Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare
Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de
Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru
vapori
Π dsup2 stut
Gv=wmiddotA=w
Pagina 31 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4
46v
d=
πw
1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms
400696
d= =0066m=66mm
31420
Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms
2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms
Gv=LxD=234700007=0001642kmols
(GmMc) 0001642243
Gv= = =0000047msup3s
φ 84745
d=00044m=44mm
Standardizarea dext=25mm dint=9mm
Se recalculeaza vitezaw=073ms
3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid
F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg
1 ω1 (1-ω1) __
= + ω1=XFMMF
φam φ 1 φ2
φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s
Se alege w=3ms
d=00164m=164mm
Standardizarea dext =25mm dint=16mm
Se recalculeaza viteza w=318ms
4 Stutul de evacuare rapida
V coloana=Vcil+Vsfera
Consideramcoloana plina cu apa
Pagina 32 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute
Volumul de lichid
Debitul de golire=
Timp de golire
Π dsup3 314middot03sup3
V sfera = = =0014msup3
6 6
Vcilindru=Hcilindru πdsup24
Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He
Hc=2H+r =2middot03+015=075m
He=3H+r =3middot03+015=105m
Ht=(5-1)middot03+075+105=3m
Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m
Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3
4
Vcoloana=019+0014=0204msup3
Debitul de golire=0204600=0000341msup3s
Se alege w=3ms
d=0012m=12mm
Standardizare dext=25mm dint=17mm
Se calculeaza viteza w=29ms
6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare
Se alege w=20ms
d=00657m=657mm
Standardizare dext=76mm dint=66mm
Se recalculeaza viteza w=198ms
44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare
Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul
unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza
debitul
Pagina 33 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT
montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA
Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic
astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit
Reglare compozitiei si debitului de reflux
Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza
prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie
de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul
de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand
constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei
distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux
ramanand constant
Reglarea nivelului lichidului din blaz
Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin
intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care
comanda ventilul situat inainte de refierbator
Reglarea concentratiei de blaz
Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in
comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra
echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in
coloana
Pagina 34 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
CAPITOLUL 5
DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA
51 Bilantul termic al schimbatorului
G2T2rdquo
G1=W=11534 kmolh
G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm
t1rdquo=40ordmC
G2t2rsquo
G2-debitul fluidului de racire
t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC
Calculul debitului de apa de racire
Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula
prin tevi
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)
Q-fluxul termic w
C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd
Temperatura medie a amestecului este
t1rsquo+t1rdquo 1018+40
tm= = =709ordmC
2 2
Temperatura medie a apei
28+38
tm= =33ordmC
2
Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol
W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs
Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd
G1C1(t1rsquo-t1rdquo)
G2= =1295137kgh=359kgs
C2(t2rdquo-t2rsquo)
Pagina 35 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)
Calculul preliminar al fortei motrice
Dtrsquo-Dtrdquo
Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo
Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo
ln
Dtrdquo
52 Predimensionarea schimbatorului de caldura
Q=KA Dtm
K=coeficientul total de transfer de caldura
A=aria suprafetei de transfer termic
Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta
Q 15033323
A= = =969msup2
K Dtm 500middot31
Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane
A=905 L=4000mm De=99mm
n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm
53 Verificarea ariei de transfer termic
a)Alegerea ecuatiei de transfer termic
Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de
caldura
-pentru fluidul ce circula prin tevi
W1 d φ1 4G1
Re= W1=
η1 3600 φ1 π dsup2m
Re1018ordmC=1186129
Re40ordmC=674144
-pentru fluidul ce circula printre tevi
w2 d φ2 4G2 d
Re= =
η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2
Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606
Pagina 36 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim
turbulent)
Criteriul Reynolds
4G1
Re= Re709ordmC=935752
3600πn d η1
Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32
08 04
Nn=0023RemiddotPr
Cp η
Pr=
λ
Cpam709ordmC=415399Jkggrd
ndash4
ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s
λam709ordmC=06702wmgrd
Pr=259
Nn=5057
Nn λ
α1= =10044wmsup2grd
d
c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi
Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)
06 03 η 014
Nn=Cre Pr
Ηp
-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma
06
C=116 d echin Dn-nsup2dsup2
dechin= =0057
Dn+nmiddotd
C=0209
Pagina 37 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4 G2d
Re= =7511914
3600π(Dsup2-ndsup2)η2
ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots
λh2o33ordmC=066wmgrd
Pr=496 -014
Nn=14336(ηp)
Nn λ2 -014
α2= =24899(ηp)
d
d)Calculul coeficientului total de transfer termic
Se utilizeaza ecuatia VIII9
1
K=
1 δp 1 1
+ +sum +
α1 λp i=1 αci α2
α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd
δ-grosimea peretelui tevii m
λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd
αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam
Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este
r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1
Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua
fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua
fete ale peretelui (tevii) tp1tp2
tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din
egalitatile
tp1 fluxului termic unitar prin cele trei
straturi
Tp2 tm2
Pagina 38 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)
tp1=293+095tp2
-014 -33
k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)
Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari
Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)
Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC
ηp=000118cp
1
K= =57315wmsup2grd
-5 1
+000055+43middot 10 +
10044 6399043
e)Calculul fortei motrice
Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se
recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)
DTmrsquo=FDtm
F-factor de corectie(Flt1)
In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)
t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo
P= =0156 R= =618
t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo
-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie
F=095
Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC
f)Determinarea suprafetei de transfer termic
Q
A= = 89msup2
KmiddotDtrsquom
Amc=89msup2ltAdisp=969msup2
Schimbatorul are o rezerva de 88
Calculul mecanic sumar si hidrodinamic
a)Calculul mecanic sumar
Pagina 39 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Dimensionarea stuturilor
G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv
d=
πw
G1trdquo1(2)
G2t2rdquo
(1)Stut de intrare amestec
G1=w=210841kgh=05856kgs
1 ω1 ω2
= +
φam φ1 φ2
1 0025 0974
La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3
φam 71693 95935
La 40ordmC φam=98754kgmsup3
05856
G1= =0000614msup3s(1018ordmC)
95225
05856
G1= =0000592msup3s(40ordmC)
98754
W=3ms
4middot0000614
d1= = 0016m
314middot3
Standardizare dext=25mm dint=16mm
Viteza recalculata w=305ms
(2)Stut de iesire amestec
d2= 4middot0000592
Pagina 40 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
314middot3 =00158m
Standardizare dext=25mm dint =16mm
Viteza recalculata w=294ms
(3) Stut de intrare apa
G2= 1295137kgh=359kgs
359
G2= =0003604msup3s (28ordmC)
99607
359
G2= =000361msup3s(38ordmC)
99419
d3= 4middot0003604 =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=301ms
Stut de iesire apa
4middot000361
D4= =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=302ms
Stut de aerisire
dext=32mm dint=25mm
Greutatea schimbatorului in functionare
Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace
Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi
Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg
4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3
Pagina 41 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Vcapace= = = = 001413msup3
3 6 6
Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg
πdsup2 intmiddotL
Vteava=πRsup2L= =000362msup3
4
Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg
V=Vmanta-Vtevi=01919msup3
Mapa=1413+72596+19191=27863kg
Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori
Mstut=10kg
Mcapace=Vmiddotφotel=911kg
dextmantasup3-dintmantasup3
V=34π =000116msup3
8
Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg
Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3
Mpereti despartitori=3kg
Mtevi =14197kg
V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3
Mplaci tubulare =2862kg
Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3
Mmetal=31259kg
G=mapa+mmetal=59122kg
G=59122middot981=579KN
Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600
B=255C=450K=25L2=625)
Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)
Caderea de presiune prin frecare(Dpf)
Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ
Pagina 42 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Pw=Xwmiddot10 +(1ndashXw)∙10
15543 16682
804494ndash 796681ndash
t+22265 t+228
820=001∙10 + 099∙10
tw=101ordmC
Temperaturile medii in zona de concentrare si epuizare sunt
tD+tF
tc=
2
925+10044
tc= =9647ordmC
2
tf+tw
te=
2
10044+1018
te= =10112ordmC
2
Pentru zona de concentrare
Debitul de lichid
Lc=LmiddotD
Lc=2347middot2519= 5912Kmolh=00016Kmols
Debitul de vapori
Vc=(L+1)middotD
Vc=(2347+1)middot2519=8912Kmolh=000234Kmols
_
Mc=METOHmiddotXc+M2(1ndashX2)
XD+XF
Xc=
2
0431+0019
Xc= =0225kgKmol
2
Pagina 15 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
_
Mc=46middot0225+18middot0775=243KgKmol
Debitul masic de lichid
_
Gm liq=MmiddotLc=243middot000164=00398kgKmol
Debitul masic de vapori
_
Gm vap=McmiddotVc=243middot000234=005686kgs
Gm
Gv=
φ
φ=densitatea amestecului
Pentru faza lichida
1 ωі ( 1-ωі)
= +
φam φ1 φ2
φ1φ2mdashdensitatea etanolului respectiv a apei
ωі- fractia masica
Xc Mi 0225middot46
ωc= _ = =0425
Mc 243
Xe Mi
ωe= _
Me
1 0425 0575
= + = 000118
φc 72362 96377
φc=84745 kgmsup3
Pentru vapori _
To P M To P
φam= φo middot = middot middot
T Po 224 T Po
Pagina 16 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
PF+PD
Pc=
2
750+760
Pc= =775mmHg
2
Tc=To+Tc
Tc=273+9647=36947K
_
M=YcMETOH+(1-Yc)MH2O
αXc
Yc=
1+(α-1)Xc
86760225
Yc= =0715
1+(8676-1)0225
_
Mc=3802 KgKmol
3802 273 775
φc= = 1278Kgmsup3
224 36947 760
Pentru zona de epuizare
Le=Lc+F
Le=5912 +117849= 123761Kmolh=00343Kmolh
Ve=Vc=8431Kmolh=000234Kmols
_
Me=METOHmiddotXe+MH2O(1-Xe)
XF+Xw 0019+001
Xe= = =00145
2
_
Me=46middot00145+18middot0986=18392KgKmol
Pagina 17 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
_
Gm liq=Memiddot Le=18392middot00343=063084Kgs
_
Gm vap=MemiddotVe=18392middot000234=004303Kgs
1 ωe (1-ωe)
= +
φe φETOH φH2O
Xe Mi 0014546
ωe= _ = =0036
Me 18392
1 0036 0964
= + = 000105
φe 71781 95993
φe=94841kgmsup3
PF+Pw
Pe = Me=21164KgKmol
2
790+820
Pe = =805mmHg
2
Te=273+10112=37412
21164 273 805
φe= =0730Kgmsup3
224 37412 760
Zona de concentrare Zona de epuizare
liq vapori liq vapori
LV(Kmolh) 5912 8431 123761 8431
LV(Kmols) 000164 000234 00343 000234
Gm(kgs) 00398 008896 063084 004952
Gv(msup3s) 0000046 00696 000066 00678
Pagina 18 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Zona de concentrare
Determinarea diametrului coloanei
In vederea dimensionarii talerului este necesar sa se calculeze diametrul coloanei
Pentru o distanta intre talere H=03m din figura (III6) pentru valoarea raportului
φg 1278 -3
= = 000150=15middot10 viteza in coloane cu talere W=079ms
φe 84745
Pentru talere perforate viteza de lucru va fi
W=80-90 W max
Wmax=079135=10665ms
85
Wlucru= 10665=0906ms
100
Diametrul coloanei va fi
425056
dc= 46v = =0312m
πw 31418363600
Se standardizeazadc=03m
Recalculam viteza
46v
W= =0985ms
Π dcsup2
b)Calculul suprafetei efective a talerului
Suprafata ocupata de un deversor se calculeaza cu relatia
dcsup2 πα
Sd= ( -sin )
180
unde α este unghiul la centru corespunzator coardei deversorului
α b
=arcsin
dc
b este lungimea progului de deversare
b=(06divide08)dc
Se alege b=06middotdc =06middot03=018
Pagina 19 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
α = arcsin 018 =arcsin 06harrα=7374degC
03sup2 314middot7374
Sd= ( ndashsin 7374)=000367msup2
180
Suprafata efectiva a talerului va fi
_
Vdcsup2 314∙03sup2
St=Ac-25d= ndash25d = ndash 2∙000367=006331msup2
2 4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului Viteza gazului in orificiile
talerului trebuie sa fii mai mare decat viteza critica la care lichidul curge prin perforatii
Viteza minima a gazului
Wmin=067 g middot φe he
sect φg
g-acceleratia gravitationala ms
sect-coeficient de rezistenta
φgφe- densitatea lichidului respectiv gazului kgmsup3
he- inaltimea suspensiei pe talerm
h1
he= hp +
13k
hp- este inaltimea pragului de deversare m
k-raportul dintre densitatea spumei si lichidului(k=05)
ndash3 L ⅔
h1=C1middotC2middot10
b
C1-coeficientul ce depinde de forma placii deversoare (C1=28divide38 pentru placa
plana)
C2- coeficient adimensional determinat din figura III7
L-debitul de lichid care trece pe taler msup3 h
Pagina 20 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
L 01656
= =1204
25 25
b 018 din figura III7 se alege C2=101
b
=06
dc
-3 01656 ⅔ ndash3
h1=25middot101middot10 =26 ∙10 m
018
ndash3
ndash2 26∙10
he= 25middot10 + =0029 m
13∙05
ndash2
(k=05hp=25∙10 m)
Viteza minima in orificii va fi
Wmin=067 981 ∙ 84745 ∙0029 =682ms
182 1278
(sect=182)
Viteza gazului in orificiile talerului
100A
Wo=W
Stmiddotφ
St - suprafata activa a talerului msup2
φ- sectiunea libera a orificiilor talerului ()
W- viteza gazului in coloana ms
πdosup2
φ= 100 _
2radic3 tsup2
t=pasul dintre doua orificii
t=(25divide5)do
t=3middot2=6mm=6middot10ˉ sup3m
Pagina 21 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
100π(210ˉ sup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3(6middot10ˉsup3)sup2
314middot03sup2
Wo=0985 100 4 =1091ms
006331middot1007
Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler
he= hus+hσ+hst
ht-caderea totala de presiunem
hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm
hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim
hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm
sectwosup2φg 1821091sup2middot1278
hus= = =0016m
2gφe 2middot981middot84745
hσ= 4σe
138doφeg
σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm
hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m
138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981
hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m
ht=0016+000864+001885=004349m
Hge(18divide2)ht
H-distanta dintre talere
03gt0000769 adevarat
B zona de epuizare
determinarea diametrului coloanei
φg 0730 ndash4
= =0000769=769middot10
φe 94841
H= 03m
Pagina 22 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms
Viteza de lucru
85
Wlucru= (095135)=109ms
100
424408
dc= =028m
3143600109
Se standardizeaza dc=03m
Se calculeaza viteza w=0959ms
dcsup2 314α
Sd= ( ndashsinα)
8 180
α = b
dc
b=06dc=0603=018m
b 018 α
= =06 = arcsin06 α=7374ordm
dc 03 2
032 314middot7374
Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2
180
314∙03sup2
St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2
4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului
g φe
Wmin=067 middot middothe
sect φg
h1
he=hp+
13k
L 2376
Pentru = =172848
Pagina 23 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
25 25
b 018 C2=125
b
=06
dc
1921middot10ˉsup3
he=25middot10ˉsup2 + =0034m
13middot05
L ⅔ 2376 ⅔
h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m
b 018
981 94841
Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms
182 0730
t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m
100314 (210ˉsup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2
πmiddot03sup2
wo=0959middot 100 middot 4
006331middot1007
wo=1062ms
Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler
Ht=hus+hσ+hst
sectWosup2φ 18210620730
hus= = =0000758m
2gφe 298194841
4σe 4579710ˉsup3
hσ = = = 000903m
138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981
hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m
Pagina 24 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
ht=005207m
Hge(18divide2)ht
03gt0093 conditia se verifica
Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa
Zone de concentrare
a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia
XII57
05 072 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga
Ga= criteriul lui Galilui
Re=criteriul lui Reynolds
Sh= criteriul lui Sherwood
Sc= criteriul lui Schmidt
Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de
Gilliland(XII9) 23
ndash7 T 1 1
DA-B= 43 middot10 +
113 113 sup2 MA MB
P VA +VB
DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s
Tmdashtemperatura absoluta k
Pmdashpresiunea absoluta totala atm
Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)
MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor
VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol
VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol
23
ndash7 36946 1 1 ndash7
DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s
1019 194⅓ +638⅓ 18 46
Pagina 25 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
tc=9647ordmC Tc=36947k
Pc=775mmHg Pc=1019 atm
η
Sc=
φD
η=vascozitatea amestecului da P
φ=densitatea amestecului kgmsup3
ndash5
117middot10
Sc= =0478
ndash7
19121∙10∙1278
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4∙6v 4middot25056
W= = = 098ms
3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2
wmiddothstmiddotφ 0980018851278
Re= = =201782
ndash5
η 11710
ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5
Ga= = ndash5 =783middot10
η sup2 117middot10 sup2
05 072 024 05 072 5 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688
Coeficientul kg rezulta ndash7
ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600
Kg= = = 1084133mh
Hst 001885
Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se
utilizeaza relatia
Kmol 1 273 m 1 273
Pagina 26 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
= middot middot = middot
1084133=35761kmolmsup2hDy
msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia
XII59
05 11 024middotμ-1
Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga
hst
Γ= este un simplex geometric
hs
Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13
ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7
D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s
⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓
η VAndash Vo 116910 638 - 8
ηmdashvascozitatea P
Vomdashconstanta caracteristica a lichidului
ndash5
η 116910
Sc= = ndash5 = 01107
φD 124510∙84745
We∙hst∙φe 6e
Re= We=
ηe 3600St
ndash4
726510 00188584745
Re= ndash5 =99245
1169∙10
01656 ndash4
We= = 7265∙10 ms
Pagina 27 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
3600 ∙006331
g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2
Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm
ηsup2 1169middot10
05 11 024 -1 05 11 024 -1
Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386
Coeficientul ke ndash7
ShmiddotD 20540386middot1245middot10
Ke= = =4885mh
hst 001885
Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84
Kmol φв m
=
msup2middothDx Mв h
Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol
φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3
Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx
B Zona de epuizare
Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz
Coeficientul de difuziune este
ndash7 Tsup3sup2 1 1
DAB=4310 +
P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB
ndash7 ndash7
DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s
1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46
te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm
ndash5
Pagina 28 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η 12110
Sc= = ndash7 =088
φD 07301874510
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4Gv 4middot24408
W= = =0959ms
3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2
095middot003546middot0730
Re= ndash5 =203235
121middot10
981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5
Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10
121middot10
Sh=480082
Sh∙D
Kg= =9136179mh
Hst
1 273
Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy
224 37412
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid
ndash7 T ndash7
D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s
η(VA⅓ndash Vo⅓)
Ge
We= =001042ms
3600St
We hst φ
Re= =8612215
Pagina 29 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η
Ga=2376310sup1sup2
Sh=1597218683
micro= hst =0681
ht
Sh D
ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx
hst
Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49
1
kg=
m
kg + ke
m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)
dy α
m= = mc =1166 me=7025
dx (1+(α-1)x)sup2
c 1
kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy
1 1166
+
35761 170368837
e 1
kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx
1 7025
+
29762 3029445957
Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale
La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se
determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se
calculeaza cu relatia XIV39
Pagina 30 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Kg St
__ __
AB=BCmiddot Gv
Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este
prezentata in figura IV2
__ __
AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare
__ __
AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare
__ __
X=035 AB=44 BC=03
__ __
X=038 AB=42 BC=028
__ __
X=03 AB=47 BC=032
__ __
X=02 AB=51 BC=034
__ __
X=01 AB=49 BC=033
__ ___
X=05 AB=27 BC=018
__ ___
X=001 AB=17 BC=018
Din figura N2 se obtine
NTR=5
Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare
Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de
Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru
vapori
Π dsup2 stut
Gv=wmiddotA=w
Pagina 31 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4
46v
d=
πw
1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms
400696
d= =0066m=66mm
31420
Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms
2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms
Gv=LxD=234700007=0001642kmols
(GmMc) 0001642243
Gv= = =0000047msup3s
φ 84745
d=00044m=44mm
Standardizarea dext=25mm dint=9mm
Se recalculeaza vitezaw=073ms
3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid
F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg
1 ω1 (1-ω1) __
= + ω1=XFMMF
φam φ 1 φ2
φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s
Se alege w=3ms
d=00164m=164mm
Standardizarea dext =25mm dint=16mm
Se recalculeaza viteza w=318ms
4 Stutul de evacuare rapida
V coloana=Vcil+Vsfera
Consideramcoloana plina cu apa
Pagina 32 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute
Volumul de lichid
Debitul de golire=
Timp de golire
Π dsup3 314middot03sup3
V sfera = = =0014msup3
6 6
Vcilindru=Hcilindru πdsup24
Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He
Hc=2H+r =2middot03+015=075m
He=3H+r =3middot03+015=105m
Ht=(5-1)middot03+075+105=3m
Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m
Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3
4
Vcoloana=019+0014=0204msup3
Debitul de golire=0204600=0000341msup3s
Se alege w=3ms
d=0012m=12mm
Standardizare dext=25mm dint=17mm
Se calculeaza viteza w=29ms
6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare
Se alege w=20ms
d=00657m=657mm
Standardizare dext=76mm dint=66mm
Se recalculeaza viteza w=198ms
44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare
Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul
unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza
debitul
Pagina 33 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT
montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA
Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic
astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit
Reglare compozitiei si debitului de reflux
Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza
prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie
de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul
de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand
constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei
distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux
ramanand constant
Reglarea nivelului lichidului din blaz
Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin
intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care
comanda ventilul situat inainte de refierbator
Reglarea concentratiei de blaz
Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in
comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra
echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in
coloana
Pagina 34 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
CAPITOLUL 5
DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA
51 Bilantul termic al schimbatorului
G2T2rdquo
G1=W=11534 kmolh
G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm
t1rdquo=40ordmC
G2t2rsquo
G2-debitul fluidului de racire
t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC
Calculul debitului de apa de racire
Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula
prin tevi
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)
Q-fluxul termic w
C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd
Temperatura medie a amestecului este
t1rsquo+t1rdquo 1018+40
tm= = =709ordmC
2 2
Temperatura medie a apei
28+38
tm= =33ordmC
2
Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol
W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs
Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd
G1C1(t1rsquo-t1rdquo)
G2= =1295137kgh=359kgs
C2(t2rdquo-t2rsquo)
Pagina 35 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)
Calculul preliminar al fortei motrice
Dtrsquo-Dtrdquo
Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo
Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo
ln
Dtrdquo
52 Predimensionarea schimbatorului de caldura
Q=KA Dtm
K=coeficientul total de transfer de caldura
A=aria suprafetei de transfer termic
Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta
Q 15033323
A= = =969msup2
K Dtm 500middot31
Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane
A=905 L=4000mm De=99mm
n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm
53 Verificarea ariei de transfer termic
a)Alegerea ecuatiei de transfer termic
Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de
caldura
-pentru fluidul ce circula prin tevi
W1 d φ1 4G1
Re= W1=
η1 3600 φ1 π dsup2m
Re1018ordmC=1186129
Re40ordmC=674144
-pentru fluidul ce circula printre tevi
w2 d φ2 4G2 d
Re= =
η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2
Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606
Pagina 36 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim
turbulent)
Criteriul Reynolds
4G1
Re= Re709ordmC=935752
3600πn d η1
Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32
08 04
Nn=0023RemiddotPr
Cp η
Pr=
λ
Cpam709ordmC=415399Jkggrd
ndash4
ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s
λam709ordmC=06702wmgrd
Pr=259
Nn=5057
Nn λ
α1= =10044wmsup2grd
d
c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi
Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)
06 03 η 014
Nn=Cre Pr
Ηp
-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma
06
C=116 d echin Dn-nsup2dsup2
dechin= =0057
Dn+nmiddotd
C=0209
Pagina 37 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4 G2d
Re= =7511914
3600π(Dsup2-ndsup2)η2
ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots
λh2o33ordmC=066wmgrd
Pr=496 -014
Nn=14336(ηp)
Nn λ2 -014
α2= =24899(ηp)
d
d)Calculul coeficientului total de transfer termic
Se utilizeaza ecuatia VIII9
1
K=
1 δp 1 1
+ +sum +
α1 λp i=1 αci α2
α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd
δ-grosimea peretelui tevii m
λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd
αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam
Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este
r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1
Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua
fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua
fete ale peretelui (tevii) tp1tp2
tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din
egalitatile
tp1 fluxului termic unitar prin cele trei
straturi
Tp2 tm2
Pagina 38 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)
tp1=293+095tp2
-014 -33
k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)
Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari
Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)
Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC
ηp=000118cp
1
K= =57315wmsup2grd
-5 1
+000055+43middot 10 +
10044 6399043
e)Calculul fortei motrice
Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se
recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)
DTmrsquo=FDtm
F-factor de corectie(Flt1)
In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)
t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo
P= =0156 R= =618
t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo
-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie
F=095
Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC
f)Determinarea suprafetei de transfer termic
Q
A= = 89msup2
KmiddotDtrsquom
Amc=89msup2ltAdisp=969msup2
Schimbatorul are o rezerva de 88
Calculul mecanic sumar si hidrodinamic
a)Calculul mecanic sumar
Pagina 39 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Dimensionarea stuturilor
G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv
d=
πw
G1trdquo1(2)
G2t2rdquo
(1)Stut de intrare amestec
G1=w=210841kgh=05856kgs
1 ω1 ω2
= +
φam φ1 φ2
1 0025 0974
La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3
φam 71693 95935
La 40ordmC φam=98754kgmsup3
05856
G1= =0000614msup3s(1018ordmC)
95225
05856
G1= =0000592msup3s(40ordmC)
98754
W=3ms
4middot0000614
d1= = 0016m
314middot3
Standardizare dext=25mm dint=16mm
Viteza recalculata w=305ms
(2)Stut de iesire amestec
d2= 4middot0000592
Pagina 40 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
314middot3 =00158m
Standardizare dext=25mm dint =16mm
Viteza recalculata w=294ms
(3) Stut de intrare apa
G2= 1295137kgh=359kgs
359
G2= =0003604msup3s (28ordmC)
99607
359
G2= =000361msup3s(38ordmC)
99419
d3= 4middot0003604 =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=301ms
Stut de iesire apa
4middot000361
D4= =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=302ms
Stut de aerisire
dext=32mm dint=25mm
Greutatea schimbatorului in functionare
Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace
Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi
Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg
4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3
Pagina 41 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Vcapace= = = = 001413msup3
3 6 6
Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg
πdsup2 intmiddotL
Vteava=πRsup2L= =000362msup3
4
Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg
V=Vmanta-Vtevi=01919msup3
Mapa=1413+72596+19191=27863kg
Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori
Mstut=10kg
Mcapace=Vmiddotφotel=911kg
dextmantasup3-dintmantasup3
V=34π =000116msup3
8
Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg
Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3
Mpereti despartitori=3kg
Mtevi =14197kg
V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3
Mplaci tubulare =2862kg
Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3
Mmetal=31259kg
G=mapa+mmetal=59122kg
G=59122middot981=579KN
Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600
B=255C=450K=25L2=625)
Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)
Caderea de presiune prin frecare(Dpf)
Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ
Pagina 42 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
_
Mc=46middot0225+18middot0775=243KgKmol
Debitul masic de lichid
_
Gm liq=MmiddotLc=243middot000164=00398kgKmol
Debitul masic de vapori
_
Gm vap=McmiddotVc=243middot000234=005686kgs
Gm
Gv=
φ
φ=densitatea amestecului
Pentru faza lichida
1 ωі ( 1-ωі)
= +
φam φ1 φ2
φ1φ2mdashdensitatea etanolului respectiv a apei
ωі- fractia masica
Xc Mi 0225middot46
ωc= _ = =0425
Mc 243
Xe Mi
ωe= _
Me
1 0425 0575
= + = 000118
φc 72362 96377
φc=84745 kgmsup3
Pentru vapori _
To P M To P
φam= φo middot = middot middot
T Po 224 T Po
Pagina 16 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
PF+PD
Pc=
2
750+760
Pc= =775mmHg
2
Tc=To+Tc
Tc=273+9647=36947K
_
M=YcMETOH+(1-Yc)MH2O
αXc
Yc=
1+(α-1)Xc
86760225
Yc= =0715
1+(8676-1)0225
_
Mc=3802 KgKmol
3802 273 775
φc= = 1278Kgmsup3
224 36947 760
Pentru zona de epuizare
Le=Lc+F
Le=5912 +117849= 123761Kmolh=00343Kmolh
Ve=Vc=8431Kmolh=000234Kmols
_
Me=METOHmiddotXe+MH2O(1-Xe)
XF+Xw 0019+001
Xe= = =00145
2
_
Me=46middot00145+18middot0986=18392KgKmol
Pagina 17 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
_
Gm liq=Memiddot Le=18392middot00343=063084Kgs
_
Gm vap=MemiddotVe=18392middot000234=004303Kgs
1 ωe (1-ωe)
= +
φe φETOH φH2O
Xe Mi 0014546
ωe= _ = =0036
Me 18392
1 0036 0964
= + = 000105
φe 71781 95993
φe=94841kgmsup3
PF+Pw
Pe = Me=21164KgKmol
2
790+820
Pe = =805mmHg
2
Te=273+10112=37412
21164 273 805
φe= =0730Kgmsup3
224 37412 760
Zona de concentrare Zona de epuizare
liq vapori liq vapori
LV(Kmolh) 5912 8431 123761 8431
LV(Kmols) 000164 000234 00343 000234
Gm(kgs) 00398 008896 063084 004952
Gv(msup3s) 0000046 00696 000066 00678
Pagina 18 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Zona de concentrare
Determinarea diametrului coloanei
In vederea dimensionarii talerului este necesar sa se calculeze diametrul coloanei
Pentru o distanta intre talere H=03m din figura (III6) pentru valoarea raportului
φg 1278 -3
= = 000150=15middot10 viteza in coloane cu talere W=079ms
φe 84745
Pentru talere perforate viteza de lucru va fi
W=80-90 W max
Wmax=079135=10665ms
85
Wlucru= 10665=0906ms
100
Diametrul coloanei va fi
425056
dc= 46v = =0312m
πw 31418363600
Se standardizeazadc=03m
Recalculam viteza
46v
W= =0985ms
Π dcsup2
b)Calculul suprafetei efective a talerului
Suprafata ocupata de un deversor se calculeaza cu relatia
dcsup2 πα
Sd= ( -sin )
180
unde α este unghiul la centru corespunzator coardei deversorului
α b
=arcsin
dc
b este lungimea progului de deversare
b=(06divide08)dc
Se alege b=06middotdc =06middot03=018
Pagina 19 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
α = arcsin 018 =arcsin 06harrα=7374degC
03sup2 314middot7374
Sd= ( ndashsin 7374)=000367msup2
180
Suprafata efectiva a talerului va fi
_
Vdcsup2 314∙03sup2
St=Ac-25d= ndash25d = ndash 2∙000367=006331msup2
2 4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului Viteza gazului in orificiile
talerului trebuie sa fii mai mare decat viteza critica la care lichidul curge prin perforatii
Viteza minima a gazului
Wmin=067 g middot φe he
sect φg
g-acceleratia gravitationala ms
sect-coeficient de rezistenta
φgφe- densitatea lichidului respectiv gazului kgmsup3
he- inaltimea suspensiei pe talerm
h1
he= hp +
13k
hp- este inaltimea pragului de deversare m
k-raportul dintre densitatea spumei si lichidului(k=05)
ndash3 L ⅔
h1=C1middotC2middot10
b
C1-coeficientul ce depinde de forma placii deversoare (C1=28divide38 pentru placa
plana)
C2- coeficient adimensional determinat din figura III7
L-debitul de lichid care trece pe taler msup3 h
Pagina 20 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
L 01656
= =1204
25 25
b 018 din figura III7 se alege C2=101
b
=06
dc
-3 01656 ⅔ ndash3
h1=25middot101middot10 =26 ∙10 m
018
ndash3
ndash2 26∙10
he= 25middot10 + =0029 m
13∙05
ndash2
(k=05hp=25∙10 m)
Viteza minima in orificii va fi
Wmin=067 981 ∙ 84745 ∙0029 =682ms
182 1278
(sect=182)
Viteza gazului in orificiile talerului
100A
Wo=W
Stmiddotφ
St - suprafata activa a talerului msup2
φ- sectiunea libera a orificiilor talerului ()
W- viteza gazului in coloana ms
πdosup2
φ= 100 _
2radic3 tsup2
t=pasul dintre doua orificii
t=(25divide5)do
t=3middot2=6mm=6middot10ˉ sup3m
Pagina 21 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
100π(210ˉ sup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3(6middot10ˉsup3)sup2
314middot03sup2
Wo=0985 100 4 =1091ms
006331middot1007
Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler
he= hus+hσ+hst
ht-caderea totala de presiunem
hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm
hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim
hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm
sectwosup2φg 1821091sup2middot1278
hus= = =0016m
2gφe 2middot981middot84745
hσ= 4σe
138doφeg
σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm
hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m
138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981
hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m
ht=0016+000864+001885=004349m
Hge(18divide2)ht
H-distanta dintre talere
03gt0000769 adevarat
B zona de epuizare
determinarea diametrului coloanei
φg 0730 ndash4
= =0000769=769middot10
φe 94841
H= 03m
Pagina 22 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms
Viteza de lucru
85
Wlucru= (095135)=109ms
100
424408
dc= =028m
3143600109
Se standardizeaza dc=03m
Se calculeaza viteza w=0959ms
dcsup2 314α
Sd= ( ndashsinα)
8 180
α = b
dc
b=06dc=0603=018m
b 018 α
= =06 = arcsin06 α=7374ordm
dc 03 2
032 314middot7374
Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2
180
314∙03sup2
St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2
4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului
g φe
Wmin=067 middot middothe
sect φg
h1
he=hp+
13k
L 2376
Pentru = =172848
Pagina 23 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
25 25
b 018 C2=125
b
=06
dc
1921middot10ˉsup3
he=25middot10ˉsup2 + =0034m
13middot05
L ⅔ 2376 ⅔
h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m
b 018
981 94841
Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms
182 0730
t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m
100314 (210ˉsup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2
πmiddot03sup2
wo=0959middot 100 middot 4
006331middot1007
wo=1062ms
Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler
Ht=hus+hσ+hst
sectWosup2φ 18210620730
hus= = =0000758m
2gφe 298194841
4σe 4579710ˉsup3
hσ = = = 000903m
138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981
hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m
Pagina 24 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
ht=005207m
Hge(18divide2)ht
03gt0093 conditia se verifica
Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa
Zone de concentrare
a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia
XII57
05 072 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga
Ga= criteriul lui Galilui
Re=criteriul lui Reynolds
Sh= criteriul lui Sherwood
Sc= criteriul lui Schmidt
Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de
Gilliland(XII9) 23
ndash7 T 1 1
DA-B= 43 middot10 +
113 113 sup2 MA MB
P VA +VB
DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s
Tmdashtemperatura absoluta k
Pmdashpresiunea absoluta totala atm
Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)
MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor
VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol
VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol
23
ndash7 36946 1 1 ndash7
DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s
1019 194⅓ +638⅓ 18 46
Pagina 25 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
tc=9647ordmC Tc=36947k
Pc=775mmHg Pc=1019 atm
η
Sc=
φD
η=vascozitatea amestecului da P
φ=densitatea amestecului kgmsup3
ndash5
117middot10
Sc= =0478
ndash7
19121∙10∙1278
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4∙6v 4middot25056
W= = = 098ms
3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2
wmiddothstmiddotφ 0980018851278
Re= = =201782
ndash5
η 11710
ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5
Ga= = ndash5 =783middot10
η sup2 117middot10 sup2
05 072 024 05 072 5 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688
Coeficientul kg rezulta ndash7
ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600
Kg= = = 1084133mh
Hst 001885
Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se
utilizeaza relatia
Kmol 1 273 m 1 273
Pagina 26 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
= middot middot = middot
1084133=35761kmolmsup2hDy
msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia
XII59
05 11 024middotμ-1
Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga
hst
Γ= este un simplex geometric
hs
Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13
ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7
D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s
⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓
η VAndash Vo 116910 638 - 8
ηmdashvascozitatea P
Vomdashconstanta caracteristica a lichidului
ndash5
η 116910
Sc= = ndash5 = 01107
φD 124510∙84745
We∙hst∙φe 6e
Re= We=
ηe 3600St
ndash4
726510 00188584745
Re= ndash5 =99245
1169∙10
01656 ndash4
We= = 7265∙10 ms
Pagina 27 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
3600 ∙006331
g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2
Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm
ηsup2 1169middot10
05 11 024 -1 05 11 024 -1
Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386
Coeficientul ke ndash7
ShmiddotD 20540386middot1245middot10
Ke= = =4885mh
hst 001885
Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84
Kmol φв m
=
msup2middothDx Mв h
Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol
φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3
Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx
B Zona de epuizare
Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz
Coeficientul de difuziune este
ndash7 Tsup3sup2 1 1
DAB=4310 +
P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB
ndash7 ndash7
DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s
1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46
te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm
ndash5
Pagina 28 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η 12110
Sc= = ndash7 =088
φD 07301874510
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4Gv 4middot24408
W= = =0959ms
3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2
095middot003546middot0730
Re= ndash5 =203235
121middot10
981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5
Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10
121middot10
Sh=480082
Sh∙D
Kg= =9136179mh
Hst
1 273
Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy
224 37412
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid
ndash7 T ndash7
D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s
η(VA⅓ndash Vo⅓)
Ge
We= =001042ms
3600St
We hst φ
Re= =8612215
Pagina 29 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η
Ga=2376310sup1sup2
Sh=1597218683
micro= hst =0681
ht
Sh D
ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx
hst
Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49
1
kg=
m
kg + ke
m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)
dy α
m= = mc =1166 me=7025
dx (1+(α-1)x)sup2
c 1
kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy
1 1166
+
35761 170368837
e 1
kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx
1 7025
+
29762 3029445957
Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale
La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se
determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se
calculeaza cu relatia XIV39
Pagina 30 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Kg St
__ __
AB=BCmiddot Gv
Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este
prezentata in figura IV2
__ __
AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare
__ __
AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare
__ __
X=035 AB=44 BC=03
__ __
X=038 AB=42 BC=028
__ __
X=03 AB=47 BC=032
__ __
X=02 AB=51 BC=034
__ __
X=01 AB=49 BC=033
__ ___
X=05 AB=27 BC=018
__ ___
X=001 AB=17 BC=018
Din figura N2 se obtine
NTR=5
Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare
Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de
Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru
vapori
Π dsup2 stut
Gv=wmiddotA=w
Pagina 31 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4
46v
d=
πw
1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms
400696
d= =0066m=66mm
31420
Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms
2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms
Gv=LxD=234700007=0001642kmols
(GmMc) 0001642243
Gv= = =0000047msup3s
φ 84745
d=00044m=44mm
Standardizarea dext=25mm dint=9mm
Se recalculeaza vitezaw=073ms
3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid
F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg
1 ω1 (1-ω1) __
= + ω1=XFMMF
φam φ 1 φ2
φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s
Se alege w=3ms
d=00164m=164mm
Standardizarea dext =25mm dint=16mm
Se recalculeaza viteza w=318ms
4 Stutul de evacuare rapida
V coloana=Vcil+Vsfera
Consideramcoloana plina cu apa
Pagina 32 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute
Volumul de lichid
Debitul de golire=
Timp de golire
Π dsup3 314middot03sup3
V sfera = = =0014msup3
6 6
Vcilindru=Hcilindru πdsup24
Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He
Hc=2H+r =2middot03+015=075m
He=3H+r =3middot03+015=105m
Ht=(5-1)middot03+075+105=3m
Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m
Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3
4
Vcoloana=019+0014=0204msup3
Debitul de golire=0204600=0000341msup3s
Se alege w=3ms
d=0012m=12mm
Standardizare dext=25mm dint=17mm
Se calculeaza viteza w=29ms
6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare
Se alege w=20ms
d=00657m=657mm
Standardizare dext=76mm dint=66mm
Se recalculeaza viteza w=198ms
44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare
Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul
unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza
debitul
Pagina 33 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT
montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA
Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic
astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit
Reglare compozitiei si debitului de reflux
Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza
prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie
de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul
de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand
constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei
distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux
ramanand constant
Reglarea nivelului lichidului din blaz
Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin
intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care
comanda ventilul situat inainte de refierbator
Reglarea concentratiei de blaz
Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in
comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra
echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in
coloana
Pagina 34 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
CAPITOLUL 5
DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA
51 Bilantul termic al schimbatorului
G2T2rdquo
G1=W=11534 kmolh
G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm
t1rdquo=40ordmC
G2t2rsquo
G2-debitul fluidului de racire
t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC
Calculul debitului de apa de racire
Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula
prin tevi
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)
Q-fluxul termic w
C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd
Temperatura medie a amestecului este
t1rsquo+t1rdquo 1018+40
tm= = =709ordmC
2 2
Temperatura medie a apei
28+38
tm= =33ordmC
2
Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol
W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs
Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd
G1C1(t1rsquo-t1rdquo)
G2= =1295137kgh=359kgs
C2(t2rdquo-t2rsquo)
Pagina 35 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)
Calculul preliminar al fortei motrice
Dtrsquo-Dtrdquo
Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo
Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo
ln
Dtrdquo
52 Predimensionarea schimbatorului de caldura
Q=KA Dtm
K=coeficientul total de transfer de caldura
A=aria suprafetei de transfer termic
Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta
Q 15033323
A= = =969msup2
K Dtm 500middot31
Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane
A=905 L=4000mm De=99mm
n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm
53 Verificarea ariei de transfer termic
a)Alegerea ecuatiei de transfer termic
Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de
caldura
-pentru fluidul ce circula prin tevi
W1 d φ1 4G1
Re= W1=
η1 3600 φ1 π dsup2m
Re1018ordmC=1186129
Re40ordmC=674144
-pentru fluidul ce circula printre tevi
w2 d φ2 4G2 d
Re= =
η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2
Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606
Pagina 36 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim
turbulent)
Criteriul Reynolds
4G1
Re= Re709ordmC=935752
3600πn d η1
Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32
08 04
Nn=0023RemiddotPr
Cp η
Pr=
λ
Cpam709ordmC=415399Jkggrd
ndash4
ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s
λam709ordmC=06702wmgrd
Pr=259
Nn=5057
Nn λ
α1= =10044wmsup2grd
d
c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi
Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)
06 03 η 014
Nn=Cre Pr
Ηp
-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma
06
C=116 d echin Dn-nsup2dsup2
dechin= =0057
Dn+nmiddotd
C=0209
Pagina 37 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4 G2d
Re= =7511914
3600π(Dsup2-ndsup2)η2
ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots
λh2o33ordmC=066wmgrd
Pr=496 -014
Nn=14336(ηp)
Nn λ2 -014
α2= =24899(ηp)
d
d)Calculul coeficientului total de transfer termic
Se utilizeaza ecuatia VIII9
1
K=
1 δp 1 1
+ +sum +
α1 λp i=1 αci α2
α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd
δ-grosimea peretelui tevii m
λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd
αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam
Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este
r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1
Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua
fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua
fete ale peretelui (tevii) tp1tp2
tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din
egalitatile
tp1 fluxului termic unitar prin cele trei
straturi
Tp2 tm2
Pagina 38 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)
tp1=293+095tp2
-014 -33
k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)
Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari
Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)
Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC
ηp=000118cp
1
K= =57315wmsup2grd
-5 1
+000055+43middot 10 +
10044 6399043
e)Calculul fortei motrice
Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se
recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)
DTmrsquo=FDtm
F-factor de corectie(Flt1)
In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)
t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo
P= =0156 R= =618
t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo
-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie
F=095
Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC
f)Determinarea suprafetei de transfer termic
Q
A= = 89msup2
KmiddotDtrsquom
Amc=89msup2ltAdisp=969msup2
Schimbatorul are o rezerva de 88
Calculul mecanic sumar si hidrodinamic
a)Calculul mecanic sumar
Pagina 39 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Dimensionarea stuturilor
G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv
d=
πw
G1trdquo1(2)
G2t2rdquo
(1)Stut de intrare amestec
G1=w=210841kgh=05856kgs
1 ω1 ω2
= +
φam φ1 φ2
1 0025 0974
La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3
φam 71693 95935
La 40ordmC φam=98754kgmsup3
05856
G1= =0000614msup3s(1018ordmC)
95225
05856
G1= =0000592msup3s(40ordmC)
98754
W=3ms
4middot0000614
d1= = 0016m
314middot3
Standardizare dext=25mm dint=16mm
Viteza recalculata w=305ms
(2)Stut de iesire amestec
d2= 4middot0000592
Pagina 40 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
314middot3 =00158m
Standardizare dext=25mm dint =16mm
Viteza recalculata w=294ms
(3) Stut de intrare apa
G2= 1295137kgh=359kgs
359
G2= =0003604msup3s (28ordmC)
99607
359
G2= =000361msup3s(38ordmC)
99419
d3= 4middot0003604 =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=301ms
Stut de iesire apa
4middot000361
D4= =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=302ms
Stut de aerisire
dext=32mm dint=25mm
Greutatea schimbatorului in functionare
Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace
Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi
Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg
4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3
Pagina 41 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Vcapace= = = = 001413msup3
3 6 6
Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg
πdsup2 intmiddotL
Vteava=πRsup2L= =000362msup3
4
Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg
V=Vmanta-Vtevi=01919msup3
Mapa=1413+72596+19191=27863kg
Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori
Mstut=10kg
Mcapace=Vmiddotφotel=911kg
dextmantasup3-dintmantasup3
V=34π =000116msup3
8
Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg
Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3
Mpereti despartitori=3kg
Mtevi =14197kg
V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3
Mplaci tubulare =2862kg
Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3
Mmetal=31259kg
G=mapa+mmetal=59122kg
G=59122middot981=579KN
Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600
B=255C=450K=25L2=625)
Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)
Caderea de presiune prin frecare(Dpf)
Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ
Pagina 42 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
PF+PD
Pc=
2
750+760
Pc= =775mmHg
2
Tc=To+Tc
Tc=273+9647=36947K
_
M=YcMETOH+(1-Yc)MH2O
αXc
Yc=
1+(α-1)Xc
86760225
Yc= =0715
1+(8676-1)0225
_
Mc=3802 KgKmol
3802 273 775
φc= = 1278Kgmsup3
224 36947 760
Pentru zona de epuizare
Le=Lc+F
Le=5912 +117849= 123761Kmolh=00343Kmolh
Ve=Vc=8431Kmolh=000234Kmols
_
Me=METOHmiddotXe+MH2O(1-Xe)
XF+Xw 0019+001
Xe= = =00145
2
_
Me=46middot00145+18middot0986=18392KgKmol
Pagina 17 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
_
Gm liq=Memiddot Le=18392middot00343=063084Kgs
_
Gm vap=MemiddotVe=18392middot000234=004303Kgs
1 ωe (1-ωe)
= +
φe φETOH φH2O
Xe Mi 0014546
ωe= _ = =0036
Me 18392
1 0036 0964
= + = 000105
φe 71781 95993
φe=94841kgmsup3
PF+Pw
Pe = Me=21164KgKmol
2
790+820
Pe = =805mmHg
2
Te=273+10112=37412
21164 273 805
φe= =0730Kgmsup3
224 37412 760
Zona de concentrare Zona de epuizare
liq vapori liq vapori
LV(Kmolh) 5912 8431 123761 8431
LV(Kmols) 000164 000234 00343 000234
Gm(kgs) 00398 008896 063084 004952
Gv(msup3s) 0000046 00696 000066 00678
Pagina 18 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Zona de concentrare
Determinarea diametrului coloanei
In vederea dimensionarii talerului este necesar sa se calculeze diametrul coloanei
Pentru o distanta intre talere H=03m din figura (III6) pentru valoarea raportului
φg 1278 -3
= = 000150=15middot10 viteza in coloane cu talere W=079ms
φe 84745
Pentru talere perforate viteza de lucru va fi
W=80-90 W max
Wmax=079135=10665ms
85
Wlucru= 10665=0906ms
100
Diametrul coloanei va fi
425056
dc= 46v = =0312m
πw 31418363600
Se standardizeazadc=03m
Recalculam viteza
46v
W= =0985ms
Π dcsup2
b)Calculul suprafetei efective a talerului
Suprafata ocupata de un deversor se calculeaza cu relatia
dcsup2 πα
Sd= ( -sin )
180
unde α este unghiul la centru corespunzator coardei deversorului
α b
=arcsin
dc
b este lungimea progului de deversare
b=(06divide08)dc
Se alege b=06middotdc =06middot03=018
Pagina 19 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
α = arcsin 018 =arcsin 06harrα=7374degC
03sup2 314middot7374
Sd= ( ndashsin 7374)=000367msup2
180
Suprafata efectiva a talerului va fi
_
Vdcsup2 314∙03sup2
St=Ac-25d= ndash25d = ndash 2∙000367=006331msup2
2 4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului Viteza gazului in orificiile
talerului trebuie sa fii mai mare decat viteza critica la care lichidul curge prin perforatii
Viteza minima a gazului
Wmin=067 g middot φe he
sect φg
g-acceleratia gravitationala ms
sect-coeficient de rezistenta
φgφe- densitatea lichidului respectiv gazului kgmsup3
he- inaltimea suspensiei pe talerm
h1
he= hp +
13k
hp- este inaltimea pragului de deversare m
k-raportul dintre densitatea spumei si lichidului(k=05)
ndash3 L ⅔
h1=C1middotC2middot10
b
C1-coeficientul ce depinde de forma placii deversoare (C1=28divide38 pentru placa
plana)
C2- coeficient adimensional determinat din figura III7
L-debitul de lichid care trece pe taler msup3 h
Pagina 20 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
L 01656
= =1204
25 25
b 018 din figura III7 se alege C2=101
b
=06
dc
-3 01656 ⅔ ndash3
h1=25middot101middot10 =26 ∙10 m
018
ndash3
ndash2 26∙10
he= 25middot10 + =0029 m
13∙05
ndash2
(k=05hp=25∙10 m)
Viteza minima in orificii va fi
Wmin=067 981 ∙ 84745 ∙0029 =682ms
182 1278
(sect=182)
Viteza gazului in orificiile talerului
100A
Wo=W
Stmiddotφ
St - suprafata activa a talerului msup2
φ- sectiunea libera a orificiilor talerului ()
W- viteza gazului in coloana ms
πdosup2
φ= 100 _
2radic3 tsup2
t=pasul dintre doua orificii
t=(25divide5)do
t=3middot2=6mm=6middot10ˉ sup3m
Pagina 21 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
100π(210ˉ sup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3(6middot10ˉsup3)sup2
314middot03sup2
Wo=0985 100 4 =1091ms
006331middot1007
Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler
he= hus+hσ+hst
ht-caderea totala de presiunem
hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm
hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim
hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm
sectwosup2φg 1821091sup2middot1278
hus= = =0016m
2gφe 2middot981middot84745
hσ= 4σe
138doφeg
σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm
hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m
138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981
hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m
ht=0016+000864+001885=004349m
Hge(18divide2)ht
H-distanta dintre talere
03gt0000769 adevarat
B zona de epuizare
determinarea diametrului coloanei
φg 0730 ndash4
= =0000769=769middot10
φe 94841
H= 03m
Pagina 22 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms
Viteza de lucru
85
Wlucru= (095135)=109ms
100
424408
dc= =028m
3143600109
Se standardizeaza dc=03m
Se calculeaza viteza w=0959ms
dcsup2 314α
Sd= ( ndashsinα)
8 180
α = b
dc
b=06dc=0603=018m
b 018 α
= =06 = arcsin06 α=7374ordm
dc 03 2
032 314middot7374
Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2
180
314∙03sup2
St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2
4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului
g φe
Wmin=067 middot middothe
sect φg
h1
he=hp+
13k
L 2376
Pentru = =172848
Pagina 23 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
25 25
b 018 C2=125
b
=06
dc
1921middot10ˉsup3
he=25middot10ˉsup2 + =0034m
13middot05
L ⅔ 2376 ⅔
h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m
b 018
981 94841
Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms
182 0730
t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m
100314 (210ˉsup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2
πmiddot03sup2
wo=0959middot 100 middot 4
006331middot1007
wo=1062ms
Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler
Ht=hus+hσ+hst
sectWosup2φ 18210620730
hus= = =0000758m
2gφe 298194841
4σe 4579710ˉsup3
hσ = = = 000903m
138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981
hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m
Pagina 24 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
ht=005207m
Hge(18divide2)ht
03gt0093 conditia se verifica
Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa
Zone de concentrare
a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia
XII57
05 072 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga
Ga= criteriul lui Galilui
Re=criteriul lui Reynolds
Sh= criteriul lui Sherwood
Sc= criteriul lui Schmidt
Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de
Gilliland(XII9) 23
ndash7 T 1 1
DA-B= 43 middot10 +
113 113 sup2 MA MB
P VA +VB
DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s
Tmdashtemperatura absoluta k
Pmdashpresiunea absoluta totala atm
Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)
MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor
VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol
VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol
23
ndash7 36946 1 1 ndash7
DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s
1019 194⅓ +638⅓ 18 46
Pagina 25 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
tc=9647ordmC Tc=36947k
Pc=775mmHg Pc=1019 atm
η
Sc=
φD
η=vascozitatea amestecului da P
φ=densitatea amestecului kgmsup3
ndash5
117middot10
Sc= =0478
ndash7
19121∙10∙1278
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4∙6v 4middot25056
W= = = 098ms
3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2
wmiddothstmiddotφ 0980018851278
Re= = =201782
ndash5
η 11710
ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5
Ga= = ndash5 =783middot10
η sup2 117middot10 sup2
05 072 024 05 072 5 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688
Coeficientul kg rezulta ndash7
ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600
Kg= = = 1084133mh
Hst 001885
Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se
utilizeaza relatia
Kmol 1 273 m 1 273
Pagina 26 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
= middot middot = middot
1084133=35761kmolmsup2hDy
msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia
XII59
05 11 024middotμ-1
Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga
hst
Γ= este un simplex geometric
hs
Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13
ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7
D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s
⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓
η VAndash Vo 116910 638 - 8
ηmdashvascozitatea P
Vomdashconstanta caracteristica a lichidului
ndash5
η 116910
Sc= = ndash5 = 01107
φD 124510∙84745
We∙hst∙φe 6e
Re= We=
ηe 3600St
ndash4
726510 00188584745
Re= ndash5 =99245
1169∙10
01656 ndash4
We= = 7265∙10 ms
Pagina 27 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
3600 ∙006331
g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2
Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm
ηsup2 1169middot10
05 11 024 -1 05 11 024 -1
Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386
Coeficientul ke ndash7
ShmiddotD 20540386middot1245middot10
Ke= = =4885mh
hst 001885
Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84
Kmol φв m
=
msup2middothDx Mв h
Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol
φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3
Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx
B Zona de epuizare
Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz
Coeficientul de difuziune este
ndash7 Tsup3sup2 1 1
DAB=4310 +
P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB
ndash7 ndash7
DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s
1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46
te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm
ndash5
Pagina 28 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η 12110
Sc= = ndash7 =088
φD 07301874510
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4Gv 4middot24408
W= = =0959ms
3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2
095middot003546middot0730
Re= ndash5 =203235
121middot10
981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5
Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10
121middot10
Sh=480082
Sh∙D
Kg= =9136179mh
Hst
1 273
Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy
224 37412
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid
ndash7 T ndash7
D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s
η(VA⅓ndash Vo⅓)
Ge
We= =001042ms
3600St
We hst φ
Re= =8612215
Pagina 29 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η
Ga=2376310sup1sup2
Sh=1597218683
micro= hst =0681
ht
Sh D
ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx
hst
Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49
1
kg=
m
kg + ke
m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)
dy α
m= = mc =1166 me=7025
dx (1+(α-1)x)sup2
c 1
kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy
1 1166
+
35761 170368837
e 1
kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx
1 7025
+
29762 3029445957
Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale
La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se
determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se
calculeaza cu relatia XIV39
Pagina 30 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Kg St
__ __
AB=BCmiddot Gv
Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este
prezentata in figura IV2
__ __
AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare
__ __
AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare
__ __
X=035 AB=44 BC=03
__ __
X=038 AB=42 BC=028
__ __
X=03 AB=47 BC=032
__ __
X=02 AB=51 BC=034
__ __
X=01 AB=49 BC=033
__ ___
X=05 AB=27 BC=018
__ ___
X=001 AB=17 BC=018
Din figura N2 se obtine
NTR=5
Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare
Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de
Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru
vapori
Π dsup2 stut
Gv=wmiddotA=w
Pagina 31 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4
46v
d=
πw
1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms
400696
d= =0066m=66mm
31420
Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms
2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms
Gv=LxD=234700007=0001642kmols
(GmMc) 0001642243
Gv= = =0000047msup3s
φ 84745
d=00044m=44mm
Standardizarea dext=25mm dint=9mm
Se recalculeaza vitezaw=073ms
3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid
F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg
1 ω1 (1-ω1) __
= + ω1=XFMMF
φam φ 1 φ2
φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s
Se alege w=3ms
d=00164m=164mm
Standardizarea dext =25mm dint=16mm
Se recalculeaza viteza w=318ms
4 Stutul de evacuare rapida
V coloana=Vcil+Vsfera
Consideramcoloana plina cu apa
Pagina 32 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute
Volumul de lichid
Debitul de golire=
Timp de golire
Π dsup3 314middot03sup3
V sfera = = =0014msup3
6 6
Vcilindru=Hcilindru πdsup24
Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He
Hc=2H+r =2middot03+015=075m
He=3H+r =3middot03+015=105m
Ht=(5-1)middot03+075+105=3m
Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m
Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3
4
Vcoloana=019+0014=0204msup3
Debitul de golire=0204600=0000341msup3s
Se alege w=3ms
d=0012m=12mm
Standardizare dext=25mm dint=17mm
Se calculeaza viteza w=29ms
6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare
Se alege w=20ms
d=00657m=657mm
Standardizare dext=76mm dint=66mm
Se recalculeaza viteza w=198ms
44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare
Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul
unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza
debitul
Pagina 33 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT
montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA
Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic
astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit
Reglare compozitiei si debitului de reflux
Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza
prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie
de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul
de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand
constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei
distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux
ramanand constant
Reglarea nivelului lichidului din blaz
Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin
intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care
comanda ventilul situat inainte de refierbator
Reglarea concentratiei de blaz
Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in
comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra
echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in
coloana
Pagina 34 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
CAPITOLUL 5
DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA
51 Bilantul termic al schimbatorului
G2T2rdquo
G1=W=11534 kmolh
G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm
t1rdquo=40ordmC
G2t2rsquo
G2-debitul fluidului de racire
t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC
Calculul debitului de apa de racire
Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula
prin tevi
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)
Q-fluxul termic w
C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd
Temperatura medie a amestecului este
t1rsquo+t1rdquo 1018+40
tm= = =709ordmC
2 2
Temperatura medie a apei
28+38
tm= =33ordmC
2
Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol
W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs
Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd
G1C1(t1rsquo-t1rdquo)
G2= =1295137kgh=359kgs
C2(t2rdquo-t2rsquo)
Pagina 35 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)
Calculul preliminar al fortei motrice
Dtrsquo-Dtrdquo
Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo
Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo
ln
Dtrdquo
52 Predimensionarea schimbatorului de caldura
Q=KA Dtm
K=coeficientul total de transfer de caldura
A=aria suprafetei de transfer termic
Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta
Q 15033323
A= = =969msup2
K Dtm 500middot31
Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane
A=905 L=4000mm De=99mm
n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm
53 Verificarea ariei de transfer termic
a)Alegerea ecuatiei de transfer termic
Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de
caldura
-pentru fluidul ce circula prin tevi
W1 d φ1 4G1
Re= W1=
η1 3600 φ1 π dsup2m
Re1018ordmC=1186129
Re40ordmC=674144
-pentru fluidul ce circula printre tevi
w2 d φ2 4G2 d
Re= =
η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2
Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606
Pagina 36 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim
turbulent)
Criteriul Reynolds
4G1
Re= Re709ordmC=935752
3600πn d η1
Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32
08 04
Nn=0023RemiddotPr
Cp η
Pr=
λ
Cpam709ordmC=415399Jkggrd
ndash4
ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s
λam709ordmC=06702wmgrd
Pr=259
Nn=5057
Nn λ
α1= =10044wmsup2grd
d
c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi
Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)
06 03 η 014
Nn=Cre Pr
Ηp
-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma
06
C=116 d echin Dn-nsup2dsup2
dechin= =0057
Dn+nmiddotd
C=0209
Pagina 37 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4 G2d
Re= =7511914
3600π(Dsup2-ndsup2)η2
ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots
λh2o33ordmC=066wmgrd
Pr=496 -014
Nn=14336(ηp)
Nn λ2 -014
α2= =24899(ηp)
d
d)Calculul coeficientului total de transfer termic
Se utilizeaza ecuatia VIII9
1
K=
1 δp 1 1
+ +sum +
α1 λp i=1 αci α2
α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd
δ-grosimea peretelui tevii m
λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd
αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam
Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este
r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1
Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua
fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua
fete ale peretelui (tevii) tp1tp2
tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din
egalitatile
tp1 fluxului termic unitar prin cele trei
straturi
Tp2 tm2
Pagina 38 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)
tp1=293+095tp2
-014 -33
k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)
Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari
Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)
Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC
ηp=000118cp
1
K= =57315wmsup2grd
-5 1
+000055+43middot 10 +
10044 6399043
e)Calculul fortei motrice
Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se
recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)
DTmrsquo=FDtm
F-factor de corectie(Flt1)
In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)
t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo
P= =0156 R= =618
t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo
-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie
F=095
Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC
f)Determinarea suprafetei de transfer termic
Q
A= = 89msup2
KmiddotDtrsquom
Amc=89msup2ltAdisp=969msup2
Schimbatorul are o rezerva de 88
Calculul mecanic sumar si hidrodinamic
a)Calculul mecanic sumar
Pagina 39 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Dimensionarea stuturilor
G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv
d=
πw
G1trdquo1(2)
G2t2rdquo
(1)Stut de intrare amestec
G1=w=210841kgh=05856kgs
1 ω1 ω2
= +
φam φ1 φ2
1 0025 0974
La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3
φam 71693 95935
La 40ordmC φam=98754kgmsup3
05856
G1= =0000614msup3s(1018ordmC)
95225
05856
G1= =0000592msup3s(40ordmC)
98754
W=3ms
4middot0000614
d1= = 0016m
314middot3
Standardizare dext=25mm dint=16mm
Viteza recalculata w=305ms
(2)Stut de iesire amestec
d2= 4middot0000592
Pagina 40 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
314middot3 =00158m
Standardizare dext=25mm dint =16mm
Viteza recalculata w=294ms
(3) Stut de intrare apa
G2= 1295137kgh=359kgs
359
G2= =0003604msup3s (28ordmC)
99607
359
G2= =000361msup3s(38ordmC)
99419
d3= 4middot0003604 =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=301ms
Stut de iesire apa
4middot000361
D4= =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=302ms
Stut de aerisire
dext=32mm dint=25mm
Greutatea schimbatorului in functionare
Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace
Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi
Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg
4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3
Pagina 41 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Vcapace= = = = 001413msup3
3 6 6
Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg
πdsup2 intmiddotL
Vteava=πRsup2L= =000362msup3
4
Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg
V=Vmanta-Vtevi=01919msup3
Mapa=1413+72596+19191=27863kg
Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori
Mstut=10kg
Mcapace=Vmiddotφotel=911kg
dextmantasup3-dintmantasup3
V=34π =000116msup3
8
Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg
Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3
Mpereti despartitori=3kg
Mtevi =14197kg
V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3
Mplaci tubulare =2862kg
Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3
Mmetal=31259kg
G=mapa+mmetal=59122kg
G=59122middot981=579KN
Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600
B=255C=450K=25L2=625)
Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)
Caderea de presiune prin frecare(Dpf)
Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ
Pagina 42 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
_
Gm liq=Memiddot Le=18392middot00343=063084Kgs
_
Gm vap=MemiddotVe=18392middot000234=004303Kgs
1 ωe (1-ωe)
= +
φe φETOH φH2O
Xe Mi 0014546
ωe= _ = =0036
Me 18392
1 0036 0964
= + = 000105
φe 71781 95993
φe=94841kgmsup3
PF+Pw
Pe = Me=21164KgKmol
2
790+820
Pe = =805mmHg
2
Te=273+10112=37412
21164 273 805
φe= =0730Kgmsup3
224 37412 760
Zona de concentrare Zona de epuizare
liq vapori liq vapori
LV(Kmolh) 5912 8431 123761 8431
LV(Kmols) 000164 000234 00343 000234
Gm(kgs) 00398 008896 063084 004952
Gv(msup3s) 0000046 00696 000066 00678
Pagina 18 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Zona de concentrare
Determinarea diametrului coloanei
In vederea dimensionarii talerului este necesar sa se calculeze diametrul coloanei
Pentru o distanta intre talere H=03m din figura (III6) pentru valoarea raportului
φg 1278 -3
= = 000150=15middot10 viteza in coloane cu talere W=079ms
φe 84745
Pentru talere perforate viteza de lucru va fi
W=80-90 W max
Wmax=079135=10665ms
85
Wlucru= 10665=0906ms
100
Diametrul coloanei va fi
425056
dc= 46v = =0312m
πw 31418363600
Se standardizeazadc=03m
Recalculam viteza
46v
W= =0985ms
Π dcsup2
b)Calculul suprafetei efective a talerului
Suprafata ocupata de un deversor se calculeaza cu relatia
dcsup2 πα
Sd= ( -sin )
180
unde α este unghiul la centru corespunzator coardei deversorului
α b
=arcsin
dc
b este lungimea progului de deversare
b=(06divide08)dc
Se alege b=06middotdc =06middot03=018
Pagina 19 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
α = arcsin 018 =arcsin 06harrα=7374degC
03sup2 314middot7374
Sd= ( ndashsin 7374)=000367msup2
180
Suprafata efectiva a talerului va fi
_
Vdcsup2 314∙03sup2
St=Ac-25d= ndash25d = ndash 2∙000367=006331msup2
2 4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului Viteza gazului in orificiile
talerului trebuie sa fii mai mare decat viteza critica la care lichidul curge prin perforatii
Viteza minima a gazului
Wmin=067 g middot φe he
sect φg
g-acceleratia gravitationala ms
sect-coeficient de rezistenta
φgφe- densitatea lichidului respectiv gazului kgmsup3
he- inaltimea suspensiei pe talerm
h1
he= hp +
13k
hp- este inaltimea pragului de deversare m
k-raportul dintre densitatea spumei si lichidului(k=05)
ndash3 L ⅔
h1=C1middotC2middot10
b
C1-coeficientul ce depinde de forma placii deversoare (C1=28divide38 pentru placa
plana)
C2- coeficient adimensional determinat din figura III7
L-debitul de lichid care trece pe taler msup3 h
Pagina 20 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
L 01656
= =1204
25 25
b 018 din figura III7 se alege C2=101
b
=06
dc
-3 01656 ⅔ ndash3
h1=25middot101middot10 =26 ∙10 m
018
ndash3
ndash2 26∙10
he= 25middot10 + =0029 m
13∙05
ndash2
(k=05hp=25∙10 m)
Viteza minima in orificii va fi
Wmin=067 981 ∙ 84745 ∙0029 =682ms
182 1278
(sect=182)
Viteza gazului in orificiile talerului
100A
Wo=W
Stmiddotφ
St - suprafata activa a talerului msup2
φ- sectiunea libera a orificiilor talerului ()
W- viteza gazului in coloana ms
πdosup2
φ= 100 _
2radic3 tsup2
t=pasul dintre doua orificii
t=(25divide5)do
t=3middot2=6mm=6middot10ˉ sup3m
Pagina 21 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
100π(210ˉ sup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3(6middot10ˉsup3)sup2
314middot03sup2
Wo=0985 100 4 =1091ms
006331middot1007
Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler
he= hus+hσ+hst
ht-caderea totala de presiunem
hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm
hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim
hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm
sectwosup2φg 1821091sup2middot1278
hus= = =0016m
2gφe 2middot981middot84745
hσ= 4σe
138doφeg
σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm
hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m
138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981
hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m
ht=0016+000864+001885=004349m
Hge(18divide2)ht
H-distanta dintre talere
03gt0000769 adevarat
B zona de epuizare
determinarea diametrului coloanei
φg 0730 ndash4
= =0000769=769middot10
φe 94841
H= 03m
Pagina 22 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms
Viteza de lucru
85
Wlucru= (095135)=109ms
100
424408
dc= =028m
3143600109
Se standardizeaza dc=03m
Se calculeaza viteza w=0959ms
dcsup2 314α
Sd= ( ndashsinα)
8 180
α = b
dc
b=06dc=0603=018m
b 018 α
= =06 = arcsin06 α=7374ordm
dc 03 2
032 314middot7374
Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2
180
314∙03sup2
St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2
4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului
g φe
Wmin=067 middot middothe
sect φg
h1
he=hp+
13k
L 2376
Pentru = =172848
Pagina 23 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
25 25
b 018 C2=125
b
=06
dc
1921middot10ˉsup3
he=25middot10ˉsup2 + =0034m
13middot05
L ⅔ 2376 ⅔
h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m
b 018
981 94841
Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms
182 0730
t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m
100314 (210ˉsup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2
πmiddot03sup2
wo=0959middot 100 middot 4
006331middot1007
wo=1062ms
Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler
Ht=hus+hσ+hst
sectWosup2φ 18210620730
hus= = =0000758m
2gφe 298194841
4σe 4579710ˉsup3
hσ = = = 000903m
138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981
hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m
Pagina 24 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
ht=005207m
Hge(18divide2)ht
03gt0093 conditia se verifica
Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa
Zone de concentrare
a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia
XII57
05 072 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga
Ga= criteriul lui Galilui
Re=criteriul lui Reynolds
Sh= criteriul lui Sherwood
Sc= criteriul lui Schmidt
Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de
Gilliland(XII9) 23
ndash7 T 1 1
DA-B= 43 middot10 +
113 113 sup2 MA MB
P VA +VB
DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s
Tmdashtemperatura absoluta k
Pmdashpresiunea absoluta totala atm
Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)
MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor
VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol
VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol
23
ndash7 36946 1 1 ndash7
DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s
1019 194⅓ +638⅓ 18 46
Pagina 25 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
tc=9647ordmC Tc=36947k
Pc=775mmHg Pc=1019 atm
η
Sc=
φD
η=vascozitatea amestecului da P
φ=densitatea amestecului kgmsup3
ndash5
117middot10
Sc= =0478
ndash7
19121∙10∙1278
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4∙6v 4middot25056
W= = = 098ms
3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2
wmiddothstmiddotφ 0980018851278
Re= = =201782
ndash5
η 11710
ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5
Ga= = ndash5 =783middot10
η sup2 117middot10 sup2
05 072 024 05 072 5 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688
Coeficientul kg rezulta ndash7
ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600
Kg= = = 1084133mh
Hst 001885
Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se
utilizeaza relatia
Kmol 1 273 m 1 273
Pagina 26 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
= middot middot = middot
1084133=35761kmolmsup2hDy
msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia
XII59
05 11 024middotμ-1
Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga
hst
Γ= este un simplex geometric
hs
Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13
ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7
D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s
⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓
η VAndash Vo 116910 638 - 8
ηmdashvascozitatea P
Vomdashconstanta caracteristica a lichidului
ndash5
η 116910
Sc= = ndash5 = 01107
φD 124510∙84745
We∙hst∙φe 6e
Re= We=
ηe 3600St
ndash4
726510 00188584745
Re= ndash5 =99245
1169∙10
01656 ndash4
We= = 7265∙10 ms
Pagina 27 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
3600 ∙006331
g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2
Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm
ηsup2 1169middot10
05 11 024 -1 05 11 024 -1
Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386
Coeficientul ke ndash7
ShmiddotD 20540386middot1245middot10
Ke= = =4885mh
hst 001885
Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84
Kmol φв m
=
msup2middothDx Mв h
Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol
φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3
Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx
B Zona de epuizare
Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz
Coeficientul de difuziune este
ndash7 Tsup3sup2 1 1
DAB=4310 +
P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB
ndash7 ndash7
DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s
1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46
te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm
ndash5
Pagina 28 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η 12110
Sc= = ndash7 =088
φD 07301874510
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4Gv 4middot24408
W= = =0959ms
3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2
095middot003546middot0730
Re= ndash5 =203235
121middot10
981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5
Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10
121middot10
Sh=480082
Sh∙D
Kg= =9136179mh
Hst
1 273
Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy
224 37412
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid
ndash7 T ndash7
D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s
η(VA⅓ndash Vo⅓)
Ge
We= =001042ms
3600St
We hst φ
Re= =8612215
Pagina 29 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η
Ga=2376310sup1sup2
Sh=1597218683
micro= hst =0681
ht
Sh D
ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx
hst
Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49
1
kg=
m
kg + ke
m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)
dy α
m= = mc =1166 me=7025
dx (1+(α-1)x)sup2
c 1
kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy
1 1166
+
35761 170368837
e 1
kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx
1 7025
+
29762 3029445957
Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale
La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se
determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se
calculeaza cu relatia XIV39
Pagina 30 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Kg St
__ __
AB=BCmiddot Gv
Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este
prezentata in figura IV2
__ __
AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare
__ __
AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare
__ __
X=035 AB=44 BC=03
__ __
X=038 AB=42 BC=028
__ __
X=03 AB=47 BC=032
__ __
X=02 AB=51 BC=034
__ __
X=01 AB=49 BC=033
__ ___
X=05 AB=27 BC=018
__ ___
X=001 AB=17 BC=018
Din figura N2 se obtine
NTR=5
Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare
Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de
Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru
vapori
Π dsup2 stut
Gv=wmiddotA=w
Pagina 31 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4
46v
d=
πw
1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms
400696
d= =0066m=66mm
31420
Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms
2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms
Gv=LxD=234700007=0001642kmols
(GmMc) 0001642243
Gv= = =0000047msup3s
φ 84745
d=00044m=44mm
Standardizarea dext=25mm dint=9mm
Se recalculeaza vitezaw=073ms
3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid
F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg
1 ω1 (1-ω1) __
= + ω1=XFMMF
φam φ 1 φ2
φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s
Se alege w=3ms
d=00164m=164mm
Standardizarea dext =25mm dint=16mm
Se recalculeaza viteza w=318ms
4 Stutul de evacuare rapida
V coloana=Vcil+Vsfera
Consideramcoloana plina cu apa
Pagina 32 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute
Volumul de lichid
Debitul de golire=
Timp de golire
Π dsup3 314middot03sup3
V sfera = = =0014msup3
6 6
Vcilindru=Hcilindru πdsup24
Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He
Hc=2H+r =2middot03+015=075m
He=3H+r =3middot03+015=105m
Ht=(5-1)middot03+075+105=3m
Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m
Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3
4
Vcoloana=019+0014=0204msup3
Debitul de golire=0204600=0000341msup3s
Se alege w=3ms
d=0012m=12mm
Standardizare dext=25mm dint=17mm
Se calculeaza viteza w=29ms
6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare
Se alege w=20ms
d=00657m=657mm
Standardizare dext=76mm dint=66mm
Se recalculeaza viteza w=198ms
44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare
Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul
unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza
debitul
Pagina 33 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT
montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA
Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic
astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit
Reglare compozitiei si debitului de reflux
Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza
prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie
de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul
de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand
constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei
distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux
ramanand constant
Reglarea nivelului lichidului din blaz
Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin
intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care
comanda ventilul situat inainte de refierbator
Reglarea concentratiei de blaz
Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in
comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra
echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in
coloana
Pagina 34 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
CAPITOLUL 5
DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA
51 Bilantul termic al schimbatorului
G2T2rdquo
G1=W=11534 kmolh
G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm
t1rdquo=40ordmC
G2t2rsquo
G2-debitul fluidului de racire
t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC
Calculul debitului de apa de racire
Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula
prin tevi
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)
Q-fluxul termic w
C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd
Temperatura medie a amestecului este
t1rsquo+t1rdquo 1018+40
tm= = =709ordmC
2 2
Temperatura medie a apei
28+38
tm= =33ordmC
2
Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol
W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs
Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd
G1C1(t1rsquo-t1rdquo)
G2= =1295137kgh=359kgs
C2(t2rdquo-t2rsquo)
Pagina 35 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)
Calculul preliminar al fortei motrice
Dtrsquo-Dtrdquo
Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo
Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo
ln
Dtrdquo
52 Predimensionarea schimbatorului de caldura
Q=KA Dtm
K=coeficientul total de transfer de caldura
A=aria suprafetei de transfer termic
Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta
Q 15033323
A= = =969msup2
K Dtm 500middot31
Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane
A=905 L=4000mm De=99mm
n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm
53 Verificarea ariei de transfer termic
a)Alegerea ecuatiei de transfer termic
Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de
caldura
-pentru fluidul ce circula prin tevi
W1 d φ1 4G1
Re= W1=
η1 3600 φ1 π dsup2m
Re1018ordmC=1186129
Re40ordmC=674144
-pentru fluidul ce circula printre tevi
w2 d φ2 4G2 d
Re= =
η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2
Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606
Pagina 36 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim
turbulent)
Criteriul Reynolds
4G1
Re= Re709ordmC=935752
3600πn d η1
Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32
08 04
Nn=0023RemiddotPr
Cp η
Pr=
λ
Cpam709ordmC=415399Jkggrd
ndash4
ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s
λam709ordmC=06702wmgrd
Pr=259
Nn=5057
Nn λ
α1= =10044wmsup2grd
d
c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi
Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)
06 03 η 014
Nn=Cre Pr
Ηp
-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma
06
C=116 d echin Dn-nsup2dsup2
dechin= =0057
Dn+nmiddotd
C=0209
Pagina 37 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4 G2d
Re= =7511914
3600π(Dsup2-ndsup2)η2
ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots
λh2o33ordmC=066wmgrd
Pr=496 -014
Nn=14336(ηp)
Nn λ2 -014
α2= =24899(ηp)
d
d)Calculul coeficientului total de transfer termic
Se utilizeaza ecuatia VIII9
1
K=
1 δp 1 1
+ +sum +
α1 λp i=1 αci α2
α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd
δ-grosimea peretelui tevii m
λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd
αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam
Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este
r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1
Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua
fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua
fete ale peretelui (tevii) tp1tp2
tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din
egalitatile
tp1 fluxului termic unitar prin cele trei
straturi
Tp2 tm2
Pagina 38 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)
tp1=293+095tp2
-014 -33
k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)
Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari
Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)
Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC
ηp=000118cp
1
K= =57315wmsup2grd
-5 1
+000055+43middot 10 +
10044 6399043
e)Calculul fortei motrice
Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se
recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)
DTmrsquo=FDtm
F-factor de corectie(Flt1)
In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)
t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo
P= =0156 R= =618
t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo
-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie
F=095
Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC
f)Determinarea suprafetei de transfer termic
Q
A= = 89msup2
KmiddotDtrsquom
Amc=89msup2ltAdisp=969msup2
Schimbatorul are o rezerva de 88
Calculul mecanic sumar si hidrodinamic
a)Calculul mecanic sumar
Pagina 39 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Dimensionarea stuturilor
G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv
d=
πw
G1trdquo1(2)
G2t2rdquo
(1)Stut de intrare amestec
G1=w=210841kgh=05856kgs
1 ω1 ω2
= +
φam φ1 φ2
1 0025 0974
La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3
φam 71693 95935
La 40ordmC φam=98754kgmsup3
05856
G1= =0000614msup3s(1018ordmC)
95225
05856
G1= =0000592msup3s(40ordmC)
98754
W=3ms
4middot0000614
d1= = 0016m
314middot3
Standardizare dext=25mm dint=16mm
Viteza recalculata w=305ms
(2)Stut de iesire amestec
d2= 4middot0000592
Pagina 40 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
314middot3 =00158m
Standardizare dext=25mm dint =16mm
Viteza recalculata w=294ms
(3) Stut de intrare apa
G2= 1295137kgh=359kgs
359
G2= =0003604msup3s (28ordmC)
99607
359
G2= =000361msup3s(38ordmC)
99419
d3= 4middot0003604 =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=301ms
Stut de iesire apa
4middot000361
D4= =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=302ms
Stut de aerisire
dext=32mm dint=25mm
Greutatea schimbatorului in functionare
Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace
Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi
Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg
4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3
Pagina 41 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Vcapace= = = = 001413msup3
3 6 6
Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg
πdsup2 intmiddotL
Vteava=πRsup2L= =000362msup3
4
Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg
V=Vmanta-Vtevi=01919msup3
Mapa=1413+72596+19191=27863kg
Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori
Mstut=10kg
Mcapace=Vmiddotφotel=911kg
dextmantasup3-dintmantasup3
V=34π =000116msup3
8
Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg
Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3
Mpereti despartitori=3kg
Mtevi =14197kg
V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3
Mplaci tubulare =2862kg
Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3
Mmetal=31259kg
G=mapa+mmetal=59122kg
G=59122middot981=579KN
Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600
B=255C=450K=25L2=625)
Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)
Caderea de presiune prin frecare(Dpf)
Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ
Pagina 42 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Zona de concentrare
Determinarea diametrului coloanei
In vederea dimensionarii talerului este necesar sa se calculeze diametrul coloanei
Pentru o distanta intre talere H=03m din figura (III6) pentru valoarea raportului
φg 1278 -3
= = 000150=15middot10 viteza in coloane cu talere W=079ms
φe 84745
Pentru talere perforate viteza de lucru va fi
W=80-90 W max
Wmax=079135=10665ms
85
Wlucru= 10665=0906ms
100
Diametrul coloanei va fi
425056
dc= 46v = =0312m
πw 31418363600
Se standardizeazadc=03m
Recalculam viteza
46v
W= =0985ms
Π dcsup2
b)Calculul suprafetei efective a talerului
Suprafata ocupata de un deversor se calculeaza cu relatia
dcsup2 πα
Sd= ( -sin )
180
unde α este unghiul la centru corespunzator coardei deversorului
α b
=arcsin
dc
b este lungimea progului de deversare
b=(06divide08)dc
Se alege b=06middotdc =06middot03=018
Pagina 19 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
α = arcsin 018 =arcsin 06harrα=7374degC
03sup2 314middot7374
Sd= ( ndashsin 7374)=000367msup2
180
Suprafata efectiva a talerului va fi
_
Vdcsup2 314∙03sup2
St=Ac-25d= ndash25d = ndash 2∙000367=006331msup2
2 4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului Viteza gazului in orificiile
talerului trebuie sa fii mai mare decat viteza critica la care lichidul curge prin perforatii
Viteza minima a gazului
Wmin=067 g middot φe he
sect φg
g-acceleratia gravitationala ms
sect-coeficient de rezistenta
φgφe- densitatea lichidului respectiv gazului kgmsup3
he- inaltimea suspensiei pe talerm
h1
he= hp +
13k
hp- este inaltimea pragului de deversare m
k-raportul dintre densitatea spumei si lichidului(k=05)
ndash3 L ⅔
h1=C1middotC2middot10
b
C1-coeficientul ce depinde de forma placii deversoare (C1=28divide38 pentru placa
plana)
C2- coeficient adimensional determinat din figura III7
L-debitul de lichid care trece pe taler msup3 h
Pagina 20 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
L 01656
= =1204
25 25
b 018 din figura III7 se alege C2=101
b
=06
dc
-3 01656 ⅔ ndash3
h1=25middot101middot10 =26 ∙10 m
018
ndash3
ndash2 26∙10
he= 25middot10 + =0029 m
13∙05
ndash2
(k=05hp=25∙10 m)
Viteza minima in orificii va fi
Wmin=067 981 ∙ 84745 ∙0029 =682ms
182 1278
(sect=182)
Viteza gazului in orificiile talerului
100A
Wo=W
Stmiddotφ
St - suprafata activa a talerului msup2
φ- sectiunea libera a orificiilor talerului ()
W- viteza gazului in coloana ms
πdosup2
φ= 100 _
2radic3 tsup2
t=pasul dintre doua orificii
t=(25divide5)do
t=3middot2=6mm=6middot10ˉ sup3m
Pagina 21 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
100π(210ˉ sup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3(6middot10ˉsup3)sup2
314middot03sup2
Wo=0985 100 4 =1091ms
006331middot1007
Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler
he= hus+hσ+hst
ht-caderea totala de presiunem
hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm
hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim
hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm
sectwosup2φg 1821091sup2middot1278
hus= = =0016m
2gφe 2middot981middot84745
hσ= 4σe
138doφeg
σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm
hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m
138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981
hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m
ht=0016+000864+001885=004349m
Hge(18divide2)ht
H-distanta dintre talere
03gt0000769 adevarat
B zona de epuizare
determinarea diametrului coloanei
φg 0730 ndash4
= =0000769=769middot10
φe 94841
H= 03m
Pagina 22 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms
Viteza de lucru
85
Wlucru= (095135)=109ms
100
424408
dc= =028m
3143600109
Se standardizeaza dc=03m
Se calculeaza viteza w=0959ms
dcsup2 314α
Sd= ( ndashsinα)
8 180
α = b
dc
b=06dc=0603=018m
b 018 α
= =06 = arcsin06 α=7374ordm
dc 03 2
032 314middot7374
Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2
180
314∙03sup2
St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2
4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului
g φe
Wmin=067 middot middothe
sect φg
h1
he=hp+
13k
L 2376
Pentru = =172848
Pagina 23 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
25 25
b 018 C2=125
b
=06
dc
1921middot10ˉsup3
he=25middot10ˉsup2 + =0034m
13middot05
L ⅔ 2376 ⅔
h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m
b 018
981 94841
Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms
182 0730
t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m
100314 (210ˉsup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2
πmiddot03sup2
wo=0959middot 100 middot 4
006331middot1007
wo=1062ms
Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler
Ht=hus+hσ+hst
sectWosup2φ 18210620730
hus= = =0000758m
2gφe 298194841
4σe 4579710ˉsup3
hσ = = = 000903m
138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981
hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m
Pagina 24 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
ht=005207m
Hge(18divide2)ht
03gt0093 conditia se verifica
Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa
Zone de concentrare
a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia
XII57
05 072 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga
Ga= criteriul lui Galilui
Re=criteriul lui Reynolds
Sh= criteriul lui Sherwood
Sc= criteriul lui Schmidt
Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de
Gilliland(XII9) 23
ndash7 T 1 1
DA-B= 43 middot10 +
113 113 sup2 MA MB
P VA +VB
DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s
Tmdashtemperatura absoluta k
Pmdashpresiunea absoluta totala atm
Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)
MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor
VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol
VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol
23
ndash7 36946 1 1 ndash7
DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s
1019 194⅓ +638⅓ 18 46
Pagina 25 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
tc=9647ordmC Tc=36947k
Pc=775mmHg Pc=1019 atm
η
Sc=
φD
η=vascozitatea amestecului da P
φ=densitatea amestecului kgmsup3
ndash5
117middot10
Sc= =0478
ndash7
19121∙10∙1278
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4∙6v 4middot25056
W= = = 098ms
3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2
wmiddothstmiddotφ 0980018851278
Re= = =201782
ndash5
η 11710
ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5
Ga= = ndash5 =783middot10
η sup2 117middot10 sup2
05 072 024 05 072 5 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688
Coeficientul kg rezulta ndash7
ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600
Kg= = = 1084133mh
Hst 001885
Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se
utilizeaza relatia
Kmol 1 273 m 1 273
Pagina 26 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
= middot middot = middot
1084133=35761kmolmsup2hDy
msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia
XII59
05 11 024middotμ-1
Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga
hst
Γ= este un simplex geometric
hs
Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13
ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7
D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s
⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓
η VAndash Vo 116910 638 - 8
ηmdashvascozitatea P
Vomdashconstanta caracteristica a lichidului
ndash5
η 116910
Sc= = ndash5 = 01107
φD 124510∙84745
We∙hst∙φe 6e
Re= We=
ηe 3600St
ndash4
726510 00188584745
Re= ndash5 =99245
1169∙10
01656 ndash4
We= = 7265∙10 ms
Pagina 27 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
3600 ∙006331
g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2
Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm
ηsup2 1169middot10
05 11 024 -1 05 11 024 -1
Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386
Coeficientul ke ndash7
ShmiddotD 20540386middot1245middot10
Ke= = =4885mh
hst 001885
Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84
Kmol φв m
=
msup2middothDx Mв h
Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol
φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3
Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx
B Zona de epuizare
Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz
Coeficientul de difuziune este
ndash7 Tsup3sup2 1 1
DAB=4310 +
P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB
ndash7 ndash7
DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s
1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46
te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm
ndash5
Pagina 28 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η 12110
Sc= = ndash7 =088
φD 07301874510
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4Gv 4middot24408
W= = =0959ms
3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2
095middot003546middot0730
Re= ndash5 =203235
121middot10
981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5
Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10
121middot10
Sh=480082
Sh∙D
Kg= =9136179mh
Hst
1 273
Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy
224 37412
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid
ndash7 T ndash7
D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s
η(VA⅓ndash Vo⅓)
Ge
We= =001042ms
3600St
We hst φ
Re= =8612215
Pagina 29 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η
Ga=2376310sup1sup2
Sh=1597218683
micro= hst =0681
ht
Sh D
ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx
hst
Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49
1
kg=
m
kg + ke
m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)
dy α
m= = mc =1166 me=7025
dx (1+(α-1)x)sup2
c 1
kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy
1 1166
+
35761 170368837
e 1
kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx
1 7025
+
29762 3029445957
Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale
La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se
determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se
calculeaza cu relatia XIV39
Pagina 30 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Kg St
__ __
AB=BCmiddot Gv
Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este
prezentata in figura IV2
__ __
AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare
__ __
AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare
__ __
X=035 AB=44 BC=03
__ __
X=038 AB=42 BC=028
__ __
X=03 AB=47 BC=032
__ __
X=02 AB=51 BC=034
__ __
X=01 AB=49 BC=033
__ ___
X=05 AB=27 BC=018
__ ___
X=001 AB=17 BC=018
Din figura N2 se obtine
NTR=5
Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare
Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de
Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru
vapori
Π dsup2 stut
Gv=wmiddotA=w
Pagina 31 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4
46v
d=
πw
1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms
400696
d= =0066m=66mm
31420
Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms
2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms
Gv=LxD=234700007=0001642kmols
(GmMc) 0001642243
Gv= = =0000047msup3s
φ 84745
d=00044m=44mm
Standardizarea dext=25mm dint=9mm
Se recalculeaza vitezaw=073ms
3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid
F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg
1 ω1 (1-ω1) __
= + ω1=XFMMF
φam φ 1 φ2
φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s
Se alege w=3ms
d=00164m=164mm
Standardizarea dext =25mm dint=16mm
Se recalculeaza viteza w=318ms
4 Stutul de evacuare rapida
V coloana=Vcil+Vsfera
Consideramcoloana plina cu apa
Pagina 32 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute
Volumul de lichid
Debitul de golire=
Timp de golire
Π dsup3 314middot03sup3
V sfera = = =0014msup3
6 6
Vcilindru=Hcilindru πdsup24
Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He
Hc=2H+r =2middot03+015=075m
He=3H+r =3middot03+015=105m
Ht=(5-1)middot03+075+105=3m
Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m
Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3
4
Vcoloana=019+0014=0204msup3
Debitul de golire=0204600=0000341msup3s
Se alege w=3ms
d=0012m=12mm
Standardizare dext=25mm dint=17mm
Se calculeaza viteza w=29ms
6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare
Se alege w=20ms
d=00657m=657mm
Standardizare dext=76mm dint=66mm
Se recalculeaza viteza w=198ms
44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare
Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul
unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza
debitul
Pagina 33 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT
montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA
Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic
astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit
Reglare compozitiei si debitului de reflux
Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza
prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie
de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul
de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand
constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei
distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux
ramanand constant
Reglarea nivelului lichidului din blaz
Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin
intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care
comanda ventilul situat inainte de refierbator
Reglarea concentratiei de blaz
Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in
comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra
echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in
coloana
Pagina 34 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
CAPITOLUL 5
DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA
51 Bilantul termic al schimbatorului
G2T2rdquo
G1=W=11534 kmolh
G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm
t1rdquo=40ordmC
G2t2rsquo
G2-debitul fluidului de racire
t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC
Calculul debitului de apa de racire
Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula
prin tevi
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)
Q-fluxul termic w
C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd
Temperatura medie a amestecului este
t1rsquo+t1rdquo 1018+40
tm= = =709ordmC
2 2
Temperatura medie a apei
28+38
tm= =33ordmC
2
Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol
W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs
Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd
G1C1(t1rsquo-t1rdquo)
G2= =1295137kgh=359kgs
C2(t2rdquo-t2rsquo)
Pagina 35 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)
Calculul preliminar al fortei motrice
Dtrsquo-Dtrdquo
Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo
Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo
ln
Dtrdquo
52 Predimensionarea schimbatorului de caldura
Q=KA Dtm
K=coeficientul total de transfer de caldura
A=aria suprafetei de transfer termic
Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta
Q 15033323
A= = =969msup2
K Dtm 500middot31
Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane
A=905 L=4000mm De=99mm
n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm
53 Verificarea ariei de transfer termic
a)Alegerea ecuatiei de transfer termic
Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de
caldura
-pentru fluidul ce circula prin tevi
W1 d φ1 4G1
Re= W1=
η1 3600 φ1 π dsup2m
Re1018ordmC=1186129
Re40ordmC=674144
-pentru fluidul ce circula printre tevi
w2 d φ2 4G2 d
Re= =
η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2
Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606
Pagina 36 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim
turbulent)
Criteriul Reynolds
4G1
Re= Re709ordmC=935752
3600πn d η1
Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32
08 04
Nn=0023RemiddotPr
Cp η
Pr=
λ
Cpam709ordmC=415399Jkggrd
ndash4
ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s
λam709ordmC=06702wmgrd
Pr=259
Nn=5057
Nn λ
α1= =10044wmsup2grd
d
c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi
Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)
06 03 η 014
Nn=Cre Pr
Ηp
-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma
06
C=116 d echin Dn-nsup2dsup2
dechin= =0057
Dn+nmiddotd
C=0209
Pagina 37 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4 G2d
Re= =7511914
3600π(Dsup2-ndsup2)η2
ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots
λh2o33ordmC=066wmgrd
Pr=496 -014
Nn=14336(ηp)
Nn λ2 -014
α2= =24899(ηp)
d
d)Calculul coeficientului total de transfer termic
Se utilizeaza ecuatia VIII9
1
K=
1 δp 1 1
+ +sum +
α1 λp i=1 αci α2
α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd
δ-grosimea peretelui tevii m
λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd
αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam
Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este
r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1
Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua
fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua
fete ale peretelui (tevii) tp1tp2
tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din
egalitatile
tp1 fluxului termic unitar prin cele trei
straturi
Tp2 tm2
Pagina 38 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)
tp1=293+095tp2
-014 -33
k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)
Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari
Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)
Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC
ηp=000118cp
1
K= =57315wmsup2grd
-5 1
+000055+43middot 10 +
10044 6399043
e)Calculul fortei motrice
Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se
recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)
DTmrsquo=FDtm
F-factor de corectie(Flt1)
In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)
t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo
P= =0156 R= =618
t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo
-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie
F=095
Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC
f)Determinarea suprafetei de transfer termic
Q
A= = 89msup2
KmiddotDtrsquom
Amc=89msup2ltAdisp=969msup2
Schimbatorul are o rezerva de 88
Calculul mecanic sumar si hidrodinamic
a)Calculul mecanic sumar
Pagina 39 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Dimensionarea stuturilor
G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv
d=
πw
G1trdquo1(2)
G2t2rdquo
(1)Stut de intrare amestec
G1=w=210841kgh=05856kgs
1 ω1 ω2
= +
φam φ1 φ2
1 0025 0974
La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3
φam 71693 95935
La 40ordmC φam=98754kgmsup3
05856
G1= =0000614msup3s(1018ordmC)
95225
05856
G1= =0000592msup3s(40ordmC)
98754
W=3ms
4middot0000614
d1= = 0016m
314middot3
Standardizare dext=25mm dint=16mm
Viteza recalculata w=305ms
(2)Stut de iesire amestec
d2= 4middot0000592
Pagina 40 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
314middot3 =00158m
Standardizare dext=25mm dint =16mm
Viteza recalculata w=294ms
(3) Stut de intrare apa
G2= 1295137kgh=359kgs
359
G2= =0003604msup3s (28ordmC)
99607
359
G2= =000361msup3s(38ordmC)
99419
d3= 4middot0003604 =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=301ms
Stut de iesire apa
4middot000361
D4= =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=302ms
Stut de aerisire
dext=32mm dint=25mm
Greutatea schimbatorului in functionare
Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace
Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi
Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg
4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3
Pagina 41 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Vcapace= = = = 001413msup3
3 6 6
Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg
πdsup2 intmiddotL
Vteava=πRsup2L= =000362msup3
4
Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg
V=Vmanta-Vtevi=01919msup3
Mapa=1413+72596+19191=27863kg
Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori
Mstut=10kg
Mcapace=Vmiddotφotel=911kg
dextmantasup3-dintmantasup3
V=34π =000116msup3
8
Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg
Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3
Mpereti despartitori=3kg
Mtevi =14197kg
V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3
Mplaci tubulare =2862kg
Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3
Mmetal=31259kg
G=mapa+mmetal=59122kg
G=59122middot981=579KN
Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600
B=255C=450K=25L2=625)
Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)
Caderea de presiune prin frecare(Dpf)
Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ
Pagina 42 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
α = arcsin 018 =arcsin 06harrα=7374degC
03sup2 314middot7374
Sd= ( ndashsin 7374)=000367msup2
180
Suprafata efectiva a talerului va fi
_
Vdcsup2 314∙03sup2
St=Ac-25d= ndash25d = ndash 2∙000367=006331msup2
2 4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului Viteza gazului in orificiile
talerului trebuie sa fii mai mare decat viteza critica la care lichidul curge prin perforatii
Viteza minima a gazului
Wmin=067 g middot φe he
sect φg
g-acceleratia gravitationala ms
sect-coeficient de rezistenta
φgφe- densitatea lichidului respectiv gazului kgmsup3
he- inaltimea suspensiei pe talerm
h1
he= hp +
13k
hp- este inaltimea pragului de deversare m
k-raportul dintre densitatea spumei si lichidului(k=05)
ndash3 L ⅔
h1=C1middotC2middot10
b
C1-coeficientul ce depinde de forma placii deversoare (C1=28divide38 pentru placa
plana)
C2- coeficient adimensional determinat din figura III7
L-debitul de lichid care trece pe taler msup3 h
Pagina 20 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
L 01656
= =1204
25 25
b 018 din figura III7 se alege C2=101
b
=06
dc
-3 01656 ⅔ ndash3
h1=25middot101middot10 =26 ∙10 m
018
ndash3
ndash2 26∙10
he= 25middot10 + =0029 m
13∙05
ndash2
(k=05hp=25∙10 m)
Viteza minima in orificii va fi
Wmin=067 981 ∙ 84745 ∙0029 =682ms
182 1278
(sect=182)
Viteza gazului in orificiile talerului
100A
Wo=W
Stmiddotφ
St - suprafata activa a talerului msup2
φ- sectiunea libera a orificiilor talerului ()
W- viteza gazului in coloana ms
πdosup2
φ= 100 _
2radic3 tsup2
t=pasul dintre doua orificii
t=(25divide5)do
t=3middot2=6mm=6middot10ˉ sup3m
Pagina 21 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
100π(210ˉ sup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3(6middot10ˉsup3)sup2
314middot03sup2
Wo=0985 100 4 =1091ms
006331middot1007
Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler
he= hus+hσ+hst
ht-caderea totala de presiunem
hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm
hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim
hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm
sectwosup2φg 1821091sup2middot1278
hus= = =0016m
2gφe 2middot981middot84745
hσ= 4σe
138doφeg
σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm
hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m
138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981
hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m
ht=0016+000864+001885=004349m
Hge(18divide2)ht
H-distanta dintre talere
03gt0000769 adevarat
B zona de epuizare
determinarea diametrului coloanei
φg 0730 ndash4
= =0000769=769middot10
φe 94841
H= 03m
Pagina 22 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms
Viteza de lucru
85
Wlucru= (095135)=109ms
100
424408
dc= =028m
3143600109
Se standardizeaza dc=03m
Se calculeaza viteza w=0959ms
dcsup2 314α
Sd= ( ndashsinα)
8 180
α = b
dc
b=06dc=0603=018m
b 018 α
= =06 = arcsin06 α=7374ordm
dc 03 2
032 314middot7374
Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2
180
314∙03sup2
St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2
4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului
g φe
Wmin=067 middot middothe
sect φg
h1
he=hp+
13k
L 2376
Pentru = =172848
Pagina 23 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
25 25
b 018 C2=125
b
=06
dc
1921middot10ˉsup3
he=25middot10ˉsup2 + =0034m
13middot05
L ⅔ 2376 ⅔
h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m
b 018
981 94841
Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms
182 0730
t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m
100314 (210ˉsup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2
πmiddot03sup2
wo=0959middot 100 middot 4
006331middot1007
wo=1062ms
Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler
Ht=hus+hσ+hst
sectWosup2φ 18210620730
hus= = =0000758m
2gφe 298194841
4σe 4579710ˉsup3
hσ = = = 000903m
138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981
hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m
Pagina 24 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
ht=005207m
Hge(18divide2)ht
03gt0093 conditia se verifica
Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa
Zone de concentrare
a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia
XII57
05 072 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga
Ga= criteriul lui Galilui
Re=criteriul lui Reynolds
Sh= criteriul lui Sherwood
Sc= criteriul lui Schmidt
Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de
Gilliland(XII9) 23
ndash7 T 1 1
DA-B= 43 middot10 +
113 113 sup2 MA MB
P VA +VB
DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s
Tmdashtemperatura absoluta k
Pmdashpresiunea absoluta totala atm
Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)
MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor
VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol
VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol
23
ndash7 36946 1 1 ndash7
DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s
1019 194⅓ +638⅓ 18 46
Pagina 25 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
tc=9647ordmC Tc=36947k
Pc=775mmHg Pc=1019 atm
η
Sc=
φD
η=vascozitatea amestecului da P
φ=densitatea amestecului kgmsup3
ndash5
117middot10
Sc= =0478
ndash7
19121∙10∙1278
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4∙6v 4middot25056
W= = = 098ms
3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2
wmiddothstmiddotφ 0980018851278
Re= = =201782
ndash5
η 11710
ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5
Ga= = ndash5 =783middot10
η sup2 117middot10 sup2
05 072 024 05 072 5 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688
Coeficientul kg rezulta ndash7
ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600
Kg= = = 1084133mh
Hst 001885
Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se
utilizeaza relatia
Kmol 1 273 m 1 273
Pagina 26 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
= middot middot = middot
1084133=35761kmolmsup2hDy
msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia
XII59
05 11 024middotμ-1
Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga
hst
Γ= este un simplex geometric
hs
Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13
ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7
D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s
⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓
η VAndash Vo 116910 638 - 8
ηmdashvascozitatea P
Vomdashconstanta caracteristica a lichidului
ndash5
η 116910
Sc= = ndash5 = 01107
φD 124510∙84745
We∙hst∙φe 6e
Re= We=
ηe 3600St
ndash4
726510 00188584745
Re= ndash5 =99245
1169∙10
01656 ndash4
We= = 7265∙10 ms
Pagina 27 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
3600 ∙006331
g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2
Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm
ηsup2 1169middot10
05 11 024 -1 05 11 024 -1
Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386
Coeficientul ke ndash7
ShmiddotD 20540386middot1245middot10
Ke= = =4885mh
hst 001885
Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84
Kmol φв m
=
msup2middothDx Mв h
Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol
φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3
Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx
B Zona de epuizare
Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz
Coeficientul de difuziune este
ndash7 Tsup3sup2 1 1
DAB=4310 +
P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB
ndash7 ndash7
DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s
1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46
te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm
ndash5
Pagina 28 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η 12110
Sc= = ndash7 =088
φD 07301874510
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4Gv 4middot24408
W= = =0959ms
3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2
095middot003546middot0730
Re= ndash5 =203235
121middot10
981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5
Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10
121middot10
Sh=480082
Sh∙D
Kg= =9136179mh
Hst
1 273
Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy
224 37412
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid
ndash7 T ndash7
D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s
η(VA⅓ndash Vo⅓)
Ge
We= =001042ms
3600St
We hst φ
Re= =8612215
Pagina 29 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η
Ga=2376310sup1sup2
Sh=1597218683
micro= hst =0681
ht
Sh D
ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx
hst
Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49
1
kg=
m
kg + ke
m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)
dy α
m= = mc =1166 me=7025
dx (1+(α-1)x)sup2
c 1
kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy
1 1166
+
35761 170368837
e 1
kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx
1 7025
+
29762 3029445957
Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale
La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se
determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se
calculeaza cu relatia XIV39
Pagina 30 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Kg St
__ __
AB=BCmiddot Gv
Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este
prezentata in figura IV2
__ __
AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare
__ __
AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare
__ __
X=035 AB=44 BC=03
__ __
X=038 AB=42 BC=028
__ __
X=03 AB=47 BC=032
__ __
X=02 AB=51 BC=034
__ __
X=01 AB=49 BC=033
__ ___
X=05 AB=27 BC=018
__ ___
X=001 AB=17 BC=018
Din figura N2 se obtine
NTR=5
Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare
Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de
Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru
vapori
Π dsup2 stut
Gv=wmiddotA=w
Pagina 31 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4
46v
d=
πw
1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms
400696
d= =0066m=66mm
31420
Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms
2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms
Gv=LxD=234700007=0001642kmols
(GmMc) 0001642243
Gv= = =0000047msup3s
φ 84745
d=00044m=44mm
Standardizarea dext=25mm dint=9mm
Se recalculeaza vitezaw=073ms
3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid
F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg
1 ω1 (1-ω1) __
= + ω1=XFMMF
φam φ 1 φ2
φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s
Se alege w=3ms
d=00164m=164mm
Standardizarea dext =25mm dint=16mm
Se recalculeaza viteza w=318ms
4 Stutul de evacuare rapida
V coloana=Vcil+Vsfera
Consideramcoloana plina cu apa
Pagina 32 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute
Volumul de lichid
Debitul de golire=
Timp de golire
Π dsup3 314middot03sup3
V sfera = = =0014msup3
6 6
Vcilindru=Hcilindru πdsup24
Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He
Hc=2H+r =2middot03+015=075m
He=3H+r =3middot03+015=105m
Ht=(5-1)middot03+075+105=3m
Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m
Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3
4
Vcoloana=019+0014=0204msup3
Debitul de golire=0204600=0000341msup3s
Se alege w=3ms
d=0012m=12mm
Standardizare dext=25mm dint=17mm
Se calculeaza viteza w=29ms
6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare
Se alege w=20ms
d=00657m=657mm
Standardizare dext=76mm dint=66mm
Se recalculeaza viteza w=198ms
44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare
Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul
unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza
debitul
Pagina 33 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT
montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA
Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic
astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit
Reglare compozitiei si debitului de reflux
Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza
prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie
de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul
de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand
constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei
distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux
ramanand constant
Reglarea nivelului lichidului din blaz
Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin
intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care
comanda ventilul situat inainte de refierbator
Reglarea concentratiei de blaz
Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in
comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra
echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in
coloana
Pagina 34 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
CAPITOLUL 5
DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA
51 Bilantul termic al schimbatorului
G2T2rdquo
G1=W=11534 kmolh
G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm
t1rdquo=40ordmC
G2t2rsquo
G2-debitul fluidului de racire
t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC
Calculul debitului de apa de racire
Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula
prin tevi
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)
Q-fluxul termic w
C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd
Temperatura medie a amestecului este
t1rsquo+t1rdquo 1018+40
tm= = =709ordmC
2 2
Temperatura medie a apei
28+38
tm= =33ordmC
2
Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol
W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs
Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd
G1C1(t1rsquo-t1rdquo)
G2= =1295137kgh=359kgs
C2(t2rdquo-t2rsquo)
Pagina 35 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)
Calculul preliminar al fortei motrice
Dtrsquo-Dtrdquo
Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo
Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo
ln
Dtrdquo
52 Predimensionarea schimbatorului de caldura
Q=KA Dtm
K=coeficientul total de transfer de caldura
A=aria suprafetei de transfer termic
Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta
Q 15033323
A= = =969msup2
K Dtm 500middot31
Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane
A=905 L=4000mm De=99mm
n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm
53 Verificarea ariei de transfer termic
a)Alegerea ecuatiei de transfer termic
Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de
caldura
-pentru fluidul ce circula prin tevi
W1 d φ1 4G1
Re= W1=
η1 3600 φ1 π dsup2m
Re1018ordmC=1186129
Re40ordmC=674144
-pentru fluidul ce circula printre tevi
w2 d φ2 4G2 d
Re= =
η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2
Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606
Pagina 36 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim
turbulent)
Criteriul Reynolds
4G1
Re= Re709ordmC=935752
3600πn d η1
Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32
08 04
Nn=0023RemiddotPr
Cp η
Pr=
λ
Cpam709ordmC=415399Jkggrd
ndash4
ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s
λam709ordmC=06702wmgrd
Pr=259
Nn=5057
Nn λ
α1= =10044wmsup2grd
d
c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi
Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)
06 03 η 014
Nn=Cre Pr
Ηp
-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma
06
C=116 d echin Dn-nsup2dsup2
dechin= =0057
Dn+nmiddotd
C=0209
Pagina 37 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4 G2d
Re= =7511914
3600π(Dsup2-ndsup2)η2
ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots
λh2o33ordmC=066wmgrd
Pr=496 -014
Nn=14336(ηp)
Nn λ2 -014
α2= =24899(ηp)
d
d)Calculul coeficientului total de transfer termic
Se utilizeaza ecuatia VIII9
1
K=
1 δp 1 1
+ +sum +
α1 λp i=1 αci α2
α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd
δ-grosimea peretelui tevii m
λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd
αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam
Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este
r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1
Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua
fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua
fete ale peretelui (tevii) tp1tp2
tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din
egalitatile
tp1 fluxului termic unitar prin cele trei
straturi
Tp2 tm2
Pagina 38 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)
tp1=293+095tp2
-014 -33
k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)
Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari
Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)
Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC
ηp=000118cp
1
K= =57315wmsup2grd
-5 1
+000055+43middot 10 +
10044 6399043
e)Calculul fortei motrice
Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se
recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)
DTmrsquo=FDtm
F-factor de corectie(Flt1)
In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)
t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo
P= =0156 R= =618
t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo
-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie
F=095
Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC
f)Determinarea suprafetei de transfer termic
Q
A= = 89msup2
KmiddotDtrsquom
Amc=89msup2ltAdisp=969msup2
Schimbatorul are o rezerva de 88
Calculul mecanic sumar si hidrodinamic
a)Calculul mecanic sumar
Pagina 39 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Dimensionarea stuturilor
G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv
d=
πw
G1trdquo1(2)
G2t2rdquo
(1)Stut de intrare amestec
G1=w=210841kgh=05856kgs
1 ω1 ω2
= +
φam φ1 φ2
1 0025 0974
La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3
φam 71693 95935
La 40ordmC φam=98754kgmsup3
05856
G1= =0000614msup3s(1018ordmC)
95225
05856
G1= =0000592msup3s(40ordmC)
98754
W=3ms
4middot0000614
d1= = 0016m
314middot3
Standardizare dext=25mm dint=16mm
Viteza recalculata w=305ms
(2)Stut de iesire amestec
d2= 4middot0000592
Pagina 40 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
314middot3 =00158m
Standardizare dext=25mm dint =16mm
Viteza recalculata w=294ms
(3) Stut de intrare apa
G2= 1295137kgh=359kgs
359
G2= =0003604msup3s (28ordmC)
99607
359
G2= =000361msup3s(38ordmC)
99419
d3= 4middot0003604 =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=301ms
Stut de iesire apa
4middot000361
D4= =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=302ms
Stut de aerisire
dext=32mm dint=25mm
Greutatea schimbatorului in functionare
Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace
Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi
Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg
4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3
Pagina 41 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Vcapace= = = = 001413msup3
3 6 6
Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg
πdsup2 intmiddotL
Vteava=πRsup2L= =000362msup3
4
Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg
V=Vmanta-Vtevi=01919msup3
Mapa=1413+72596+19191=27863kg
Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori
Mstut=10kg
Mcapace=Vmiddotφotel=911kg
dextmantasup3-dintmantasup3
V=34π =000116msup3
8
Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg
Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3
Mpereti despartitori=3kg
Mtevi =14197kg
V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3
Mplaci tubulare =2862kg
Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3
Mmetal=31259kg
G=mapa+mmetal=59122kg
G=59122middot981=579KN
Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600
B=255C=450K=25L2=625)
Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)
Caderea de presiune prin frecare(Dpf)
Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ
Pagina 42 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
L 01656
= =1204
25 25
b 018 din figura III7 se alege C2=101
b
=06
dc
-3 01656 ⅔ ndash3
h1=25middot101middot10 =26 ∙10 m
018
ndash3
ndash2 26∙10
he= 25middot10 + =0029 m
13∙05
ndash2
(k=05hp=25∙10 m)
Viteza minima in orificii va fi
Wmin=067 981 ∙ 84745 ∙0029 =682ms
182 1278
(sect=182)
Viteza gazului in orificiile talerului
100A
Wo=W
Stmiddotφ
St - suprafata activa a talerului msup2
φ- sectiunea libera a orificiilor talerului ()
W- viteza gazului in coloana ms
πdosup2
φ= 100 _
2radic3 tsup2
t=pasul dintre doua orificii
t=(25divide5)do
t=3middot2=6mm=6middot10ˉ sup3m
Pagina 21 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
100π(210ˉ sup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3(6middot10ˉsup3)sup2
314middot03sup2
Wo=0985 100 4 =1091ms
006331middot1007
Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler
he= hus+hσ+hst
ht-caderea totala de presiunem
hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm
hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim
hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm
sectwosup2φg 1821091sup2middot1278
hus= = =0016m
2gφe 2middot981middot84745
hσ= 4σe
138doφeg
σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm
hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m
138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981
hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m
ht=0016+000864+001885=004349m
Hge(18divide2)ht
H-distanta dintre talere
03gt0000769 adevarat
B zona de epuizare
determinarea diametrului coloanei
φg 0730 ndash4
= =0000769=769middot10
φe 94841
H= 03m
Pagina 22 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms
Viteza de lucru
85
Wlucru= (095135)=109ms
100
424408
dc= =028m
3143600109
Se standardizeaza dc=03m
Se calculeaza viteza w=0959ms
dcsup2 314α
Sd= ( ndashsinα)
8 180
α = b
dc
b=06dc=0603=018m
b 018 α
= =06 = arcsin06 α=7374ordm
dc 03 2
032 314middot7374
Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2
180
314∙03sup2
St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2
4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului
g φe
Wmin=067 middot middothe
sect φg
h1
he=hp+
13k
L 2376
Pentru = =172848
Pagina 23 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
25 25
b 018 C2=125
b
=06
dc
1921middot10ˉsup3
he=25middot10ˉsup2 + =0034m
13middot05
L ⅔ 2376 ⅔
h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m
b 018
981 94841
Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms
182 0730
t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m
100314 (210ˉsup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2
πmiddot03sup2
wo=0959middot 100 middot 4
006331middot1007
wo=1062ms
Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler
Ht=hus+hσ+hst
sectWosup2φ 18210620730
hus= = =0000758m
2gφe 298194841
4σe 4579710ˉsup3
hσ = = = 000903m
138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981
hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m
Pagina 24 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
ht=005207m
Hge(18divide2)ht
03gt0093 conditia se verifica
Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa
Zone de concentrare
a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia
XII57
05 072 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga
Ga= criteriul lui Galilui
Re=criteriul lui Reynolds
Sh= criteriul lui Sherwood
Sc= criteriul lui Schmidt
Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de
Gilliland(XII9) 23
ndash7 T 1 1
DA-B= 43 middot10 +
113 113 sup2 MA MB
P VA +VB
DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s
Tmdashtemperatura absoluta k
Pmdashpresiunea absoluta totala atm
Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)
MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor
VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol
VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol
23
ndash7 36946 1 1 ndash7
DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s
1019 194⅓ +638⅓ 18 46
Pagina 25 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
tc=9647ordmC Tc=36947k
Pc=775mmHg Pc=1019 atm
η
Sc=
φD
η=vascozitatea amestecului da P
φ=densitatea amestecului kgmsup3
ndash5
117middot10
Sc= =0478
ndash7
19121∙10∙1278
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4∙6v 4middot25056
W= = = 098ms
3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2
wmiddothstmiddotφ 0980018851278
Re= = =201782
ndash5
η 11710
ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5
Ga= = ndash5 =783middot10
η sup2 117middot10 sup2
05 072 024 05 072 5 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688
Coeficientul kg rezulta ndash7
ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600
Kg= = = 1084133mh
Hst 001885
Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se
utilizeaza relatia
Kmol 1 273 m 1 273
Pagina 26 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
= middot middot = middot
1084133=35761kmolmsup2hDy
msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia
XII59
05 11 024middotμ-1
Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga
hst
Γ= este un simplex geometric
hs
Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13
ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7
D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s
⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓
η VAndash Vo 116910 638 - 8
ηmdashvascozitatea P
Vomdashconstanta caracteristica a lichidului
ndash5
η 116910
Sc= = ndash5 = 01107
φD 124510∙84745
We∙hst∙φe 6e
Re= We=
ηe 3600St
ndash4
726510 00188584745
Re= ndash5 =99245
1169∙10
01656 ndash4
We= = 7265∙10 ms
Pagina 27 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
3600 ∙006331
g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2
Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm
ηsup2 1169middot10
05 11 024 -1 05 11 024 -1
Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386
Coeficientul ke ndash7
ShmiddotD 20540386middot1245middot10
Ke= = =4885mh
hst 001885
Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84
Kmol φв m
=
msup2middothDx Mв h
Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol
φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3
Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx
B Zona de epuizare
Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz
Coeficientul de difuziune este
ndash7 Tsup3sup2 1 1
DAB=4310 +
P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB
ndash7 ndash7
DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s
1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46
te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm
ndash5
Pagina 28 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η 12110
Sc= = ndash7 =088
φD 07301874510
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4Gv 4middot24408
W= = =0959ms
3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2
095middot003546middot0730
Re= ndash5 =203235
121middot10
981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5
Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10
121middot10
Sh=480082
Sh∙D
Kg= =9136179mh
Hst
1 273
Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy
224 37412
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid
ndash7 T ndash7
D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s
η(VA⅓ndash Vo⅓)
Ge
We= =001042ms
3600St
We hst φ
Re= =8612215
Pagina 29 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η
Ga=2376310sup1sup2
Sh=1597218683
micro= hst =0681
ht
Sh D
ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx
hst
Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49
1
kg=
m
kg + ke
m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)
dy α
m= = mc =1166 me=7025
dx (1+(α-1)x)sup2
c 1
kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy
1 1166
+
35761 170368837
e 1
kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx
1 7025
+
29762 3029445957
Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale
La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se
determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se
calculeaza cu relatia XIV39
Pagina 30 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Kg St
__ __
AB=BCmiddot Gv
Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este
prezentata in figura IV2
__ __
AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare
__ __
AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare
__ __
X=035 AB=44 BC=03
__ __
X=038 AB=42 BC=028
__ __
X=03 AB=47 BC=032
__ __
X=02 AB=51 BC=034
__ __
X=01 AB=49 BC=033
__ ___
X=05 AB=27 BC=018
__ ___
X=001 AB=17 BC=018
Din figura N2 se obtine
NTR=5
Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare
Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de
Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru
vapori
Π dsup2 stut
Gv=wmiddotA=w
Pagina 31 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4
46v
d=
πw
1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms
400696
d= =0066m=66mm
31420
Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms
2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms
Gv=LxD=234700007=0001642kmols
(GmMc) 0001642243
Gv= = =0000047msup3s
φ 84745
d=00044m=44mm
Standardizarea dext=25mm dint=9mm
Se recalculeaza vitezaw=073ms
3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid
F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg
1 ω1 (1-ω1) __
= + ω1=XFMMF
φam φ 1 φ2
φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s
Se alege w=3ms
d=00164m=164mm
Standardizarea dext =25mm dint=16mm
Se recalculeaza viteza w=318ms
4 Stutul de evacuare rapida
V coloana=Vcil+Vsfera
Consideramcoloana plina cu apa
Pagina 32 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute
Volumul de lichid
Debitul de golire=
Timp de golire
Π dsup3 314middot03sup3
V sfera = = =0014msup3
6 6
Vcilindru=Hcilindru πdsup24
Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He
Hc=2H+r =2middot03+015=075m
He=3H+r =3middot03+015=105m
Ht=(5-1)middot03+075+105=3m
Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m
Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3
4
Vcoloana=019+0014=0204msup3
Debitul de golire=0204600=0000341msup3s
Se alege w=3ms
d=0012m=12mm
Standardizare dext=25mm dint=17mm
Se calculeaza viteza w=29ms
6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare
Se alege w=20ms
d=00657m=657mm
Standardizare dext=76mm dint=66mm
Se recalculeaza viteza w=198ms
44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare
Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul
unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza
debitul
Pagina 33 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT
montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA
Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic
astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit
Reglare compozitiei si debitului de reflux
Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza
prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie
de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul
de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand
constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei
distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux
ramanand constant
Reglarea nivelului lichidului din blaz
Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin
intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care
comanda ventilul situat inainte de refierbator
Reglarea concentratiei de blaz
Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in
comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra
echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in
coloana
Pagina 34 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
CAPITOLUL 5
DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA
51 Bilantul termic al schimbatorului
G2T2rdquo
G1=W=11534 kmolh
G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm
t1rdquo=40ordmC
G2t2rsquo
G2-debitul fluidului de racire
t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC
Calculul debitului de apa de racire
Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula
prin tevi
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)
Q-fluxul termic w
C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd
Temperatura medie a amestecului este
t1rsquo+t1rdquo 1018+40
tm= = =709ordmC
2 2
Temperatura medie a apei
28+38
tm= =33ordmC
2
Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol
W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs
Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd
G1C1(t1rsquo-t1rdquo)
G2= =1295137kgh=359kgs
C2(t2rdquo-t2rsquo)
Pagina 35 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)
Calculul preliminar al fortei motrice
Dtrsquo-Dtrdquo
Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo
Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo
ln
Dtrdquo
52 Predimensionarea schimbatorului de caldura
Q=KA Dtm
K=coeficientul total de transfer de caldura
A=aria suprafetei de transfer termic
Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta
Q 15033323
A= = =969msup2
K Dtm 500middot31
Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane
A=905 L=4000mm De=99mm
n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm
53 Verificarea ariei de transfer termic
a)Alegerea ecuatiei de transfer termic
Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de
caldura
-pentru fluidul ce circula prin tevi
W1 d φ1 4G1
Re= W1=
η1 3600 φ1 π dsup2m
Re1018ordmC=1186129
Re40ordmC=674144
-pentru fluidul ce circula printre tevi
w2 d φ2 4G2 d
Re= =
η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2
Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606
Pagina 36 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim
turbulent)
Criteriul Reynolds
4G1
Re= Re709ordmC=935752
3600πn d η1
Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32
08 04
Nn=0023RemiddotPr
Cp η
Pr=
λ
Cpam709ordmC=415399Jkggrd
ndash4
ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s
λam709ordmC=06702wmgrd
Pr=259
Nn=5057
Nn λ
α1= =10044wmsup2grd
d
c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi
Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)
06 03 η 014
Nn=Cre Pr
Ηp
-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma
06
C=116 d echin Dn-nsup2dsup2
dechin= =0057
Dn+nmiddotd
C=0209
Pagina 37 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4 G2d
Re= =7511914
3600π(Dsup2-ndsup2)η2
ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots
λh2o33ordmC=066wmgrd
Pr=496 -014
Nn=14336(ηp)
Nn λ2 -014
α2= =24899(ηp)
d
d)Calculul coeficientului total de transfer termic
Se utilizeaza ecuatia VIII9
1
K=
1 δp 1 1
+ +sum +
α1 λp i=1 αci α2
α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd
δ-grosimea peretelui tevii m
λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd
αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam
Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este
r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1
Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua
fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua
fete ale peretelui (tevii) tp1tp2
tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din
egalitatile
tp1 fluxului termic unitar prin cele trei
straturi
Tp2 tm2
Pagina 38 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)
tp1=293+095tp2
-014 -33
k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)
Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari
Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)
Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC
ηp=000118cp
1
K= =57315wmsup2grd
-5 1
+000055+43middot 10 +
10044 6399043
e)Calculul fortei motrice
Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se
recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)
DTmrsquo=FDtm
F-factor de corectie(Flt1)
In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)
t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo
P= =0156 R= =618
t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo
-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie
F=095
Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC
f)Determinarea suprafetei de transfer termic
Q
A= = 89msup2
KmiddotDtrsquom
Amc=89msup2ltAdisp=969msup2
Schimbatorul are o rezerva de 88
Calculul mecanic sumar si hidrodinamic
a)Calculul mecanic sumar
Pagina 39 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Dimensionarea stuturilor
G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv
d=
πw
G1trdquo1(2)
G2t2rdquo
(1)Stut de intrare amestec
G1=w=210841kgh=05856kgs
1 ω1 ω2
= +
φam φ1 φ2
1 0025 0974
La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3
φam 71693 95935
La 40ordmC φam=98754kgmsup3
05856
G1= =0000614msup3s(1018ordmC)
95225
05856
G1= =0000592msup3s(40ordmC)
98754
W=3ms
4middot0000614
d1= = 0016m
314middot3
Standardizare dext=25mm dint=16mm
Viteza recalculata w=305ms
(2)Stut de iesire amestec
d2= 4middot0000592
Pagina 40 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
314middot3 =00158m
Standardizare dext=25mm dint =16mm
Viteza recalculata w=294ms
(3) Stut de intrare apa
G2= 1295137kgh=359kgs
359
G2= =0003604msup3s (28ordmC)
99607
359
G2= =000361msup3s(38ordmC)
99419
d3= 4middot0003604 =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=301ms
Stut de iesire apa
4middot000361
D4= =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=302ms
Stut de aerisire
dext=32mm dint=25mm
Greutatea schimbatorului in functionare
Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace
Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi
Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg
4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3
Pagina 41 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Vcapace= = = = 001413msup3
3 6 6
Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg
πdsup2 intmiddotL
Vteava=πRsup2L= =000362msup3
4
Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg
V=Vmanta-Vtevi=01919msup3
Mapa=1413+72596+19191=27863kg
Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori
Mstut=10kg
Mcapace=Vmiddotφotel=911kg
dextmantasup3-dintmantasup3
V=34π =000116msup3
8
Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg
Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3
Mpereti despartitori=3kg
Mtevi =14197kg
V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3
Mplaci tubulare =2862kg
Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3
Mmetal=31259kg
G=mapa+mmetal=59122kg
G=59122middot981=579KN
Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600
B=255C=450K=25L2=625)
Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)
Caderea de presiune prin frecare(Dpf)
Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ
Pagina 42 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
100π(210ˉ sup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3(6middot10ˉsup3)sup2
314middot03sup2
Wo=0985 100 4 =1091ms
006331middot1007
Calculul caderii totale de presiune de trecere a gazului prin taler
he= hus+hσ+hst
ht-caderea totala de presiunem
hus-caderea de presiune la trecerea gazului prin talerul uscatm
hσ-caderea de presiune determinata de efectul tensiunii superficiale alichiduluim
hst- caderea de presiune datorita lichidului care se gaseste pe talerm
sectwosup2φg 1821091sup2middot1278
hus= = =0016m
2gφe 2middot981middot84745
hσ= 4σe
138doφeg
σe-tensiunea superficiala a lichidului Nm
hσ = 4495810ˉ sup3 =000864m
138middot2middot10ˉ sup3middot847cedil45middot981
hst=13kmiddothp+he=13middot05middot25middot10ˉsup2+26middot10ˉsup3=001885m
ht=0016+000864+001885=004349m
Hge(18divide2)ht
H-distanta dintre talere
03gt0000769 adevarat
B zona de epuizare
determinarea diametrului coloanei
φg 0730 ndash4
= =0000769=769middot10
φe 94841
H= 03m
Pagina 22 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms
Viteza de lucru
85
Wlucru= (095135)=109ms
100
424408
dc= =028m
3143600109
Se standardizeaza dc=03m
Se calculeaza viteza w=0959ms
dcsup2 314α
Sd= ( ndashsinα)
8 180
α = b
dc
b=06dc=0603=018m
b 018 α
= =06 = arcsin06 α=7374ordm
dc 03 2
032 314middot7374
Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2
180
314∙03sup2
St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2
4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului
g φe
Wmin=067 middot middothe
sect φg
h1
he=hp+
13k
L 2376
Pentru = =172848
Pagina 23 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
25 25
b 018 C2=125
b
=06
dc
1921middot10ˉsup3
he=25middot10ˉsup2 + =0034m
13middot05
L ⅔ 2376 ⅔
h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m
b 018
981 94841
Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms
182 0730
t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m
100314 (210ˉsup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2
πmiddot03sup2
wo=0959middot 100 middot 4
006331middot1007
wo=1062ms
Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler
Ht=hus+hσ+hst
sectWosup2φ 18210620730
hus= = =0000758m
2gφe 298194841
4σe 4579710ˉsup3
hσ = = = 000903m
138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981
hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m
Pagina 24 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
ht=005207m
Hge(18divide2)ht
03gt0093 conditia se verifica
Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa
Zone de concentrare
a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia
XII57
05 072 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga
Ga= criteriul lui Galilui
Re=criteriul lui Reynolds
Sh= criteriul lui Sherwood
Sc= criteriul lui Schmidt
Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de
Gilliland(XII9) 23
ndash7 T 1 1
DA-B= 43 middot10 +
113 113 sup2 MA MB
P VA +VB
DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s
Tmdashtemperatura absoluta k
Pmdashpresiunea absoluta totala atm
Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)
MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor
VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol
VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol
23
ndash7 36946 1 1 ndash7
DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s
1019 194⅓ +638⅓ 18 46
Pagina 25 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
tc=9647ordmC Tc=36947k
Pc=775mmHg Pc=1019 atm
η
Sc=
φD
η=vascozitatea amestecului da P
φ=densitatea amestecului kgmsup3
ndash5
117middot10
Sc= =0478
ndash7
19121∙10∙1278
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4∙6v 4middot25056
W= = = 098ms
3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2
wmiddothstmiddotφ 0980018851278
Re= = =201782
ndash5
η 11710
ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5
Ga= = ndash5 =783middot10
η sup2 117middot10 sup2
05 072 024 05 072 5 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688
Coeficientul kg rezulta ndash7
ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600
Kg= = = 1084133mh
Hst 001885
Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se
utilizeaza relatia
Kmol 1 273 m 1 273
Pagina 26 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
= middot middot = middot
1084133=35761kmolmsup2hDy
msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia
XII59
05 11 024middotμ-1
Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga
hst
Γ= este un simplex geometric
hs
Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13
ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7
D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s
⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓
η VAndash Vo 116910 638 - 8
ηmdashvascozitatea P
Vomdashconstanta caracteristica a lichidului
ndash5
η 116910
Sc= = ndash5 = 01107
φD 124510∙84745
We∙hst∙φe 6e
Re= We=
ηe 3600St
ndash4
726510 00188584745
Re= ndash5 =99245
1169∙10
01656 ndash4
We= = 7265∙10 ms
Pagina 27 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
3600 ∙006331
g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2
Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm
ηsup2 1169middot10
05 11 024 -1 05 11 024 -1
Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386
Coeficientul ke ndash7
ShmiddotD 20540386middot1245middot10
Ke= = =4885mh
hst 001885
Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84
Kmol φв m
=
msup2middothDx Mв h
Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol
φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3
Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx
B Zona de epuizare
Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz
Coeficientul de difuziune este
ndash7 Tsup3sup2 1 1
DAB=4310 +
P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB
ndash7 ndash7
DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s
1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46
te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm
ndash5
Pagina 28 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η 12110
Sc= = ndash7 =088
φD 07301874510
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4Gv 4middot24408
W= = =0959ms
3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2
095middot003546middot0730
Re= ndash5 =203235
121middot10
981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5
Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10
121middot10
Sh=480082
Sh∙D
Kg= =9136179mh
Hst
1 273
Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy
224 37412
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid
ndash7 T ndash7
D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s
η(VA⅓ndash Vo⅓)
Ge
We= =001042ms
3600St
We hst φ
Re= =8612215
Pagina 29 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η
Ga=2376310sup1sup2
Sh=1597218683
micro= hst =0681
ht
Sh D
ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx
hst
Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49
1
kg=
m
kg + ke
m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)
dy α
m= = mc =1166 me=7025
dx (1+(α-1)x)sup2
c 1
kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy
1 1166
+
35761 170368837
e 1
kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx
1 7025
+
29762 3029445957
Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale
La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se
determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se
calculeaza cu relatia XIV39
Pagina 30 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Kg St
__ __
AB=BCmiddot Gv
Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este
prezentata in figura IV2
__ __
AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare
__ __
AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare
__ __
X=035 AB=44 BC=03
__ __
X=038 AB=42 BC=028
__ __
X=03 AB=47 BC=032
__ __
X=02 AB=51 BC=034
__ __
X=01 AB=49 BC=033
__ ___
X=05 AB=27 BC=018
__ ___
X=001 AB=17 BC=018
Din figura N2 se obtine
NTR=5
Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare
Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de
Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru
vapori
Π dsup2 stut
Gv=wmiddotA=w
Pagina 31 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4
46v
d=
πw
1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms
400696
d= =0066m=66mm
31420
Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms
2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms
Gv=LxD=234700007=0001642kmols
(GmMc) 0001642243
Gv= = =0000047msup3s
φ 84745
d=00044m=44mm
Standardizarea dext=25mm dint=9mm
Se recalculeaza vitezaw=073ms
3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid
F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg
1 ω1 (1-ω1) __
= + ω1=XFMMF
φam φ 1 φ2
φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s
Se alege w=3ms
d=00164m=164mm
Standardizarea dext =25mm dint=16mm
Se recalculeaza viteza w=318ms
4 Stutul de evacuare rapida
V coloana=Vcil+Vsfera
Consideramcoloana plina cu apa
Pagina 32 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute
Volumul de lichid
Debitul de golire=
Timp de golire
Π dsup3 314middot03sup3
V sfera = = =0014msup3
6 6
Vcilindru=Hcilindru πdsup24
Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He
Hc=2H+r =2middot03+015=075m
He=3H+r =3middot03+015=105m
Ht=(5-1)middot03+075+105=3m
Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m
Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3
4
Vcoloana=019+0014=0204msup3
Debitul de golire=0204600=0000341msup3s
Se alege w=3ms
d=0012m=12mm
Standardizare dext=25mm dint=17mm
Se calculeaza viteza w=29ms
6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare
Se alege w=20ms
d=00657m=657mm
Standardizare dext=76mm dint=66mm
Se recalculeaza viteza w=198ms
44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare
Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul
unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza
debitul
Pagina 33 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT
montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA
Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic
astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit
Reglare compozitiei si debitului de reflux
Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza
prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie
de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul
de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand
constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei
distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux
ramanand constant
Reglarea nivelului lichidului din blaz
Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin
intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care
comanda ventilul situat inainte de refierbator
Reglarea concentratiei de blaz
Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in
comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra
echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in
coloana
Pagina 34 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
CAPITOLUL 5
DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA
51 Bilantul termic al schimbatorului
G2T2rdquo
G1=W=11534 kmolh
G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm
t1rdquo=40ordmC
G2t2rsquo
G2-debitul fluidului de racire
t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC
Calculul debitului de apa de racire
Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula
prin tevi
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)
Q-fluxul termic w
C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd
Temperatura medie a amestecului este
t1rsquo+t1rdquo 1018+40
tm= = =709ordmC
2 2
Temperatura medie a apei
28+38
tm= =33ordmC
2
Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol
W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs
Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd
G1C1(t1rsquo-t1rdquo)
G2= =1295137kgh=359kgs
C2(t2rdquo-t2rsquo)
Pagina 35 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)
Calculul preliminar al fortei motrice
Dtrsquo-Dtrdquo
Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo
Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo
ln
Dtrdquo
52 Predimensionarea schimbatorului de caldura
Q=KA Dtm
K=coeficientul total de transfer de caldura
A=aria suprafetei de transfer termic
Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta
Q 15033323
A= = =969msup2
K Dtm 500middot31
Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane
A=905 L=4000mm De=99mm
n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm
53 Verificarea ariei de transfer termic
a)Alegerea ecuatiei de transfer termic
Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de
caldura
-pentru fluidul ce circula prin tevi
W1 d φ1 4G1
Re= W1=
η1 3600 φ1 π dsup2m
Re1018ordmC=1186129
Re40ordmC=674144
-pentru fluidul ce circula printre tevi
w2 d φ2 4G2 d
Re= =
η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2
Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606
Pagina 36 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim
turbulent)
Criteriul Reynolds
4G1
Re= Re709ordmC=935752
3600πn d η1
Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32
08 04
Nn=0023RemiddotPr
Cp η
Pr=
λ
Cpam709ordmC=415399Jkggrd
ndash4
ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s
λam709ordmC=06702wmgrd
Pr=259
Nn=5057
Nn λ
α1= =10044wmsup2grd
d
c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi
Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)
06 03 η 014
Nn=Cre Pr
Ηp
-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma
06
C=116 d echin Dn-nsup2dsup2
dechin= =0057
Dn+nmiddotd
C=0209
Pagina 37 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4 G2d
Re= =7511914
3600π(Dsup2-ndsup2)η2
ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots
λh2o33ordmC=066wmgrd
Pr=496 -014
Nn=14336(ηp)
Nn λ2 -014
α2= =24899(ηp)
d
d)Calculul coeficientului total de transfer termic
Se utilizeaza ecuatia VIII9
1
K=
1 δp 1 1
+ +sum +
α1 λp i=1 αci α2
α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd
δ-grosimea peretelui tevii m
λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd
αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam
Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este
r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1
Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua
fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua
fete ale peretelui (tevii) tp1tp2
tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din
egalitatile
tp1 fluxului termic unitar prin cele trei
straturi
Tp2 tm2
Pagina 38 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)
tp1=293+095tp2
-014 -33
k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)
Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari
Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)
Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC
ηp=000118cp
1
K= =57315wmsup2grd
-5 1
+000055+43middot 10 +
10044 6399043
e)Calculul fortei motrice
Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se
recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)
DTmrsquo=FDtm
F-factor de corectie(Flt1)
In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)
t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo
P= =0156 R= =618
t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo
-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie
F=095
Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC
f)Determinarea suprafetei de transfer termic
Q
A= = 89msup2
KmiddotDtrsquom
Amc=89msup2ltAdisp=969msup2
Schimbatorul are o rezerva de 88
Calculul mecanic sumar si hidrodinamic
a)Calculul mecanic sumar
Pagina 39 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Dimensionarea stuturilor
G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv
d=
πw
G1trdquo1(2)
G2t2rdquo
(1)Stut de intrare amestec
G1=w=210841kgh=05856kgs
1 ω1 ω2
= +
φam φ1 φ2
1 0025 0974
La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3
φam 71693 95935
La 40ordmC φam=98754kgmsup3
05856
G1= =0000614msup3s(1018ordmC)
95225
05856
G1= =0000592msup3s(40ordmC)
98754
W=3ms
4middot0000614
d1= = 0016m
314middot3
Standardizare dext=25mm dint=16mm
Viteza recalculata w=305ms
(2)Stut de iesire amestec
d2= 4middot0000592
Pagina 40 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
314middot3 =00158m
Standardizare dext=25mm dint =16mm
Viteza recalculata w=294ms
(3) Stut de intrare apa
G2= 1295137kgh=359kgs
359
G2= =0003604msup3s (28ordmC)
99607
359
G2= =000361msup3s(38ordmC)
99419
d3= 4middot0003604 =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=301ms
Stut de iesire apa
4middot000361
D4= =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=302ms
Stut de aerisire
dext=32mm dint=25mm
Greutatea schimbatorului in functionare
Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace
Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi
Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg
4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3
Pagina 41 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Vcapace= = = = 001413msup3
3 6 6
Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg
πdsup2 intmiddotL
Vteava=πRsup2L= =000362msup3
4
Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg
V=Vmanta-Vtevi=01919msup3
Mapa=1413+72596+19191=27863kg
Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori
Mstut=10kg
Mcapace=Vmiddotφotel=911kg
dextmantasup3-dintmantasup3
V=34π =000116msup3
8
Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg
Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3
Mpereti despartitori=3kg
Mtevi =14197kg
V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3
Mplaci tubulare =2862kg
Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3
Mmetal=31259kg
G=mapa+mmetal=59122kg
G=59122middot981=579KN
Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600
B=255C=450K=25L2=625)
Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)
Caderea de presiune prin frecare(Dpf)
Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ
Pagina 42 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Din figura III6 se deduce viteza in coloane cu talerewmax=095ms
Viteza de lucru
85
Wlucru= (095135)=109ms
100
424408
dc= =028m
3143600109
Se standardizeaza dc=03m
Se calculeaza viteza w=0959ms
dcsup2 314α
Sd= ( ndashsinα)
8 180
α = b
dc
b=06dc=0603=018m
b 018 α
= =06 = arcsin06 α=7374ordm
dc 03 2
032 314middot7374
Sd= ( ndash sin 7374)=000367msup2
180
314∙03sup2
St=Acndash2Sd= ndash2∙000367=006331msup2
4
Calculul vitezei minime a gazului in orificiile talerului
g φe
Wmin=067 middot middothe
sect φg
h1
he=hp+
13k
L 2376
Pentru = =172848
Pagina 23 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
25 25
b 018 C2=125
b
=06
dc
1921middot10ˉsup3
he=25middot10ˉsup2 + =0034m
13middot05
L ⅔ 2376 ⅔
h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m
b 018
981 94841
Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms
182 0730
t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m
100314 (210ˉsup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2
πmiddot03sup2
wo=0959middot 100 middot 4
006331middot1007
wo=1062ms
Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler
Ht=hus+hσ+hst
sectWosup2φ 18210620730
hus= = =0000758m
2gφe 298194841
4σe 4579710ˉsup3
hσ = = = 000903m
138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981
hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m
Pagina 24 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
ht=005207m
Hge(18divide2)ht
03gt0093 conditia se verifica
Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa
Zone de concentrare
a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia
XII57
05 072 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga
Ga= criteriul lui Galilui
Re=criteriul lui Reynolds
Sh= criteriul lui Sherwood
Sc= criteriul lui Schmidt
Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de
Gilliland(XII9) 23
ndash7 T 1 1
DA-B= 43 middot10 +
113 113 sup2 MA MB
P VA +VB
DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s
Tmdashtemperatura absoluta k
Pmdashpresiunea absoluta totala atm
Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)
MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor
VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol
VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol
23
ndash7 36946 1 1 ndash7
DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s
1019 194⅓ +638⅓ 18 46
Pagina 25 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
tc=9647ordmC Tc=36947k
Pc=775mmHg Pc=1019 atm
η
Sc=
φD
η=vascozitatea amestecului da P
φ=densitatea amestecului kgmsup3
ndash5
117middot10
Sc= =0478
ndash7
19121∙10∙1278
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4∙6v 4middot25056
W= = = 098ms
3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2
wmiddothstmiddotφ 0980018851278
Re= = =201782
ndash5
η 11710
ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5
Ga= = ndash5 =783middot10
η sup2 117middot10 sup2
05 072 024 05 072 5 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688
Coeficientul kg rezulta ndash7
ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600
Kg= = = 1084133mh
Hst 001885
Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se
utilizeaza relatia
Kmol 1 273 m 1 273
Pagina 26 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
= middot middot = middot
1084133=35761kmolmsup2hDy
msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia
XII59
05 11 024middotμ-1
Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga
hst
Γ= este un simplex geometric
hs
Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13
ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7
D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s
⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓
η VAndash Vo 116910 638 - 8
ηmdashvascozitatea P
Vomdashconstanta caracteristica a lichidului
ndash5
η 116910
Sc= = ndash5 = 01107
φD 124510∙84745
We∙hst∙φe 6e
Re= We=
ηe 3600St
ndash4
726510 00188584745
Re= ndash5 =99245
1169∙10
01656 ndash4
We= = 7265∙10 ms
Pagina 27 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
3600 ∙006331
g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2
Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm
ηsup2 1169middot10
05 11 024 -1 05 11 024 -1
Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386
Coeficientul ke ndash7
ShmiddotD 20540386middot1245middot10
Ke= = =4885mh
hst 001885
Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84
Kmol φв m
=
msup2middothDx Mв h
Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol
φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3
Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx
B Zona de epuizare
Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz
Coeficientul de difuziune este
ndash7 Tsup3sup2 1 1
DAB=4310 +
P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB
ndash7 ndash7
DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s
1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46
te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm
ndash5
Pagina 28 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η 12110
Sc= = ndash7 =088
φD 07301874510
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4Gv 4middot24408
W= = =0959ms
3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2
095middot003546middot0730
Re= ndash5 =203235
121middot10
981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5
Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10
121middot10
Sh=480082
Sh∙D
Kg= =9136179mh
Hst
1 273
Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy
224 37412
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid
ndash7 T ndash7
D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s
η(VA⅓ndash Vo⅓)
Ge
We= =001042ms
3600St
We hst φ
Re= =8612215
Pagina 29 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η
Ga=2376310sup1sup2
Sh=1597218683
micro= hst =0681
ht
Sh D
ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx
hst
Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49
1
kg=
m
kg + ke
m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)
dy α
m= = mc =1166 me=7025
dx (1+(α-1)x)sup2
c 1
kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy
1 1166
+
35761 170368837
e 1
kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx
1 7025
+
29762 3029445957
Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale
La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se
determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se
calculeaza cu relatia XIV39
Pagina 30 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Kg St
__ __
AB=BCmiddot Gv
Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este
prezentata in figura IV2
__ __
AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare
__ __
AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare
__ __
X=035 AB=44 BC=03
__ __
X=038 AB=42 BC=028
__ __
X=03 AB=47 BC=032
__ __
X=02 AB=51 BC=034
__ __
X=01 AB=49 BC=033
__ ___
X=05 AB=27 BC=018
__ ___
X=001 AB=17 BC=018
Din figura N2 se obtine
NTR=5
Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare
Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de
Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru
vapori
Π dsup2 stut
Gv=wmiddotA=w
Pagina 31 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4
46v
d=
πw
1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms
400696
d= =0066m=66mm
31420
Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms
2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms
Gv=LxD=234700007=0001642kmols
(GmMc) 0001642243
Gv= = =0000047msup3s
φ 84745
d=00044m=44mm
Standardizarea dext=25mm dint=9mm
Se recalculeaza vitezaw=073ms
3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid
F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg
1 ω1 (1-ω1) __
= + ω1=XFMMF
φam φ 1 φ2
φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s
Se alege w=3ms
d=00164m=164mm
Standardizarea dext =25mm dint=16mm
Se recalculeaza viteza w=318ms
4 Stutul de evacuare rapida
V coloana=Vcil+Vsfera
Consideramcoloana plina cu apa
Pagina 32 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute
Volumul de lichid
Debitul de golire=
Timp de golire
Π dsup3 314middot03sup3
V sfera = = =0014msup3
6 6
Vcilindru=Hcilindru πdsup24
Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He
Hc=2H+r =2middot03+015=075m
He=3H+r =3middot03+015=105m
Ht=(5-1)middot03+075+105=3m
Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m
Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3
4
Vcoloana=019+0014=0204msup3
Debitul de golire=0204600=0000341msup3s
Se alege w=3ms
d=0012m=12mm
Standardizare dext=25mm dint=17mm
Se calculeaza viteza w=29ms
6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare
Se alege w=20ms
d=00657m=657mm
Standardizare dext=76mm dint=66mm
Se recalculeaza viteza w=198ms
44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare
Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul
unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza
debitul
Pagina 33 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT
montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA
Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic
astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit
Reglare compozitiei si debitului de reflux
Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza
prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie
de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul
de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand
constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei
distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux
ramanand constant
Reglarea nivelului lichidului din blaz
Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin
intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care
comanda ventilul situat inainte de refierbator
Reglarea concentratiei de blaz
Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in
comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra
echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in
coloana
Pagina 34 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
CAPITOLUL 5
DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA
51 Bilantul termic al schimbatorului
G2T2rdquo
G1=W=11534 kmolh
G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm
t1rdquo=40ordmC
G2t2rsquo
G2-debitul fluidului de racire
t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC
Calculul debitului de apa de racire
Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula
prin tevi
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)
Q-fluxul termic w
C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd
Temperatura medie a amestecului este
t1rsquo+t1rdquo 1018+40
tm= = =709ordmC
2 2
Temperatura medie a apei
28+38
tm= =33ordmC
2
Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol
W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs
Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd
G1C1(t1rsquo-t1rdquo)
G2= =1295137kgh=359kgs
C2(t2rdquo-t2rsquo)
Pagina 35 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)
Calculul preliminar al fortei motrice
Dtrsquo-Dtrdquo
Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo
Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo
ln
Dtrdquo
52 Predimensionarea schimbatorului de caldura
Q=KA Dtm
K=coeficientul total de transfer de caldura
A=aria suprafetei de transfer termic
Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta
Q 15033323
A= = =969msup2
K Dtm 500middot31
Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane
A=905 L=4000mm De=99mm
n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm
53 Verificarea ariei de transfer termic
a)Alegerea ecuatiei de transfer termic
Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de
caldura
-pentru fluidul ce circula prin tevi
W1 d φ1 4G1
Re= W1=
η1 3600 φ1 π dsup2m
Re1018ordmC=1186129
Re40ordmC=674144
-pentru fluidul ce circula printre tevi
w2 d φ2 4G2 d
Re= =
η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2
Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606
Pagina 36 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim
turbulent)
Criteriul Reynolds
4G1
Re= Re709ordmC=935752
3600πn d η1
Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32
08 04
Nn=0023RemiddotPr
Cp η
Pr=
λ
Cpam709ordmC=415399Jkggrd
ndash4
ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s
λam709ordmC=06702wmgrd
Pr=259
Nn=5057
Nn λ
α1= =10044wmsup2grd
d
c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi
Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)
06 03 η 014
Nn=Cre Pr
Ηp
-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma
06
C=116 d echin Dn-nsup2dsup2
dechin= =0057
Dn+nmiddotd
C=0209
Pagina 37 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4 G2d
Re= =7511914
3600π(Dsup2-ndsup2)η2
ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots
λh2o33ordmC=066wmgrd
Pr=496 -014
Nn=14336(ηp)
Nn λ2 -014
α2= =24899(ηp)
d
d)Calculul coeficientului total de transfer termic
Se utilizeaza ecuatia VIII9
1
K=
1 δp 1 1
+ +sum +
α1 λp i=1 αci α2
α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd
δ-grosimea peretelui tevii m
λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd
αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam
Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este
r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1
Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua
fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua
fete ale peretelui (tevii) tp1tp2
tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din
egalitatile
tp1 fluxului termic unitar prin cele trei
straturi
Tp2 tm2
Pagina 38 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)
tp1=293+095tp2
-014 -33
k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)
Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari
Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)
Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC
ηp=000118cp
1
K= =57315wmsup2grd
-5 1
+000055+43middot 10 +
10044 6399043
e)Calculul fortei motrice
Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se
recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)
DTmrsquo=FDtm
F-factor de corectie(Flt1)
In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)
t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo
P= =0156 R= =618
t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo
-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie
F=095
Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC
f)Determinarea suprafetei de transfer termic
Q
A= = 89msup2
KmiddotDtrsquom
Amc=89msup2ltAdisp=969msup2
Schimbatorul are o rezerva de 88
Calculul mecanic sumar si hidrodinamic
a)Calculul mecanic sumar
Pagina 39 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Dimensionarea stuturilor
G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv
d=
πw
G1trdquo1(2)
G2t2rdquo
(1)Stut de intrare amestec
G1=w=210841kgh=05856kgs
1 ω1 ω2
= +
φam φ1 φ2
1 0025 0974
La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3
φam 71693 95935
La 40ordmC φam=98754kgmsup3
05856
G1= =0000614msup3s(1018ordmC)
95225
05856
G1= =0000592msup3s(40ordmC)
98754
W=3ms
4middot0000614
d1= = 0016m
314middot3
Standardizare dext=25mm dint=16mm
Viteza recalculata w=305ms
(2)Stut de iesire amestec
d2= 4middot0000592
Pagina 40 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
314middot3 =00158m
Standardizare dext=25mm dint =16mm
Viteza recalculata w=294ms
(3) Stut de intrare apa
G2= 1295137kgh=359kgs
359
G2= =0003604msup3s (28ordmC)
99607
359
G2= =000361msup3s(38ordmC)
99419
d3= 4middot0003604 =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=301ms
Stut de iesire apa
4middot000361
D4= =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=302ms
Stut de aerisire
dext=32mm dint=25mm
Greutatea schimbatorului in functionare
Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace
Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi
Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg
4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3
Pagina 41 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Vcapace= = = = 001413msup3
3 6 6
Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg
πdsup2 intmiddotL
Vteava=πRsup2L= =000362msup3
4
Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg
V=Vmanta-Vtevi=01919msup3
Mapa=1413+72596+19191=27863kg
Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori
Mstut=10kg
Mcapace=Vmiddotφotel=911kg
dextmantasup3-dintmantasup3
V=34π =000116msup3
8
Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg
Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3
Mpereti despartitori=3kg
Mtevi =14197kg
V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3
Mplaci tubulare =2862kg
Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3
Mmetal=31259kg
G=mapa+mmetal=59122kg
G=59122middot981=579KN
Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600
B=255C=450K=25L2=625)
Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)
Caderea de presiune prin frecare(Dpf)
Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ
Pagina 42 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
25 25
b 018 C2=125
b
=06
dc
1921middot10ˉsup3
he=25middot10ˉsup2 + =0034m
13middot05
L ⅔ 2376 ⅔
h1=C1middotC2middot10ˉsup3 =28∙125∙10ˉsup3 =1921∙10ˉsup3 m
b 018
981 94841
Wmin=067 middot middot 0034 =1033ms
182 0730
t=3middot2=6mm=6middot10ˉsup3m
100314 (210ˉsup3)sup2
φ= _ =1007
2radic3 (6middot10ˉsup3 )sup2
πmiddot03sup2
wo=0959middot 100 middot 4
006331middot1007
wo=1062ms
Calculul caderi totale de presiune de trecere a gazului prin taler
Ht=hus+hσ+hst
sectWosup2φ 18210620730
hus= = =0000758m
2gφe 298194841
4σe 4579710ˉsup3
hσ = = = 000903m
138doφeg 138middot2middot10ˉsup3middot94841middot981
hst=13khp+h1=13middot05middot25middot10ˉsup2+1921middot10ˉsup3=003546m
Pagina 24 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
ht=005207m
Hge(18divide2)ht
03gt0093 conditia se verifica
Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa
Zone de concentrare
a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia
XII57
05 072 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga
Ga= criteriul lui Galilui
Re=criteriul lui Reynolds
Sh= criteriul lui Sherwood
Sc= criteriul lui Schmidt
Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de
Gilliland(XII9) 23
ndash7 T 1 1
DA-B= 43 middot10 +
113 113 sup2 MA MB
P VA +VB
DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s
Tmdashtemperatura absoluta k
Pmdashpresiunea absoluta totala atm
Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)
MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor
VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol
VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol
23
ndash7 36946 1 1 ndash7
DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s
1019 194⅓ +638⅓ 18 46
Pagina 25 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
tc=9647ordmC Tc=36947k
Pc=775mmHg Pc=1019 atm
η
Sc=
φD
η=vascozitatea amestecului da P
φ=densitatea amestecului kgmsup3
ndash5
117middot10
Sc= =0478
ndash7
19121∙10∙1278
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4∙6v 4middot25056
W= = = 098ms
3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2
wmiddothstmiddotφ 0980018851278
Re= = =201782
ndash5
η 11710
ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5
Ga= = ndash5 =783middot10
η sup2 117middot10 sup2
05 072 024 05 072 5 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688
Coeficientul kg rezulta ndash7
ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600
Kg= = = 1084133mh
Hst 001885
Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se
utilizeaza relatia
Kmol 1 273 m 1 273
Pagina 26 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
= middot middot = middot
1084133=35761kmolmsup2hDy
msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia
XII59
05 11 024middotμ-1
Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga
hst
Γ= este un simplex geometric
hs
Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13
ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7
D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s
⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓
η VAndash Vo 116910 638 - 8
ηmdashvascozitatea P
Vomdashconstanta caracteristica a lichidului
ndash5
η 116910
Sc= = ndash5 = 01107
φD 124510∙84745
We∙hst∙φe 6e
Re= We=
ηe 3600St
ndash4
726510 00188584745
Re= ndash5 =99245
1169∙10
01656 ndash4
We= = 7265∙10 ms
Pagina 27 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
3600 ∙006331
g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2
Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm
ηsup2 1169middot10
05 11 024 -1 05 11 024 -1
Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386
Coeficientul ke ndash7
ShmiddotD 20540386middot1245middot10
Ke= = =4885mh
hst 001885
Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84
Kmol φв m
=
msup2middothDx Mв h
Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol
φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3
Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx
B Zona de epuizare
Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz
Coeficientul de difuziune este
ndash7 Tsup3sup2 1 1
DAB=4310 +
P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB
ndash7 ndash7
DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s
1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46
te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm
ndash5
Pagina 28 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η 12110
Sc= = ndash7 =088
φD 07301874510
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4Gv 4middot24408
W= = =0959ms
3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2
095middot003546middot0730
Re= ndash5 =203235
121middot10
981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5
Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10
121middot10
Sh=480082
Sh∙D
Kg= =9136179mh
Hst
1 273
Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy
224 37412
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid
ndash7 T ndash7
D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s
η(VA⅓ndash Vo⅓)
Ge
We= =001042ms
3600St
We hst φ
Re= =8612215
Pagina 29 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η
Ga=2376310sup1sup2
Sh=1597218683
micro= hst =0681
ht
Sh D
ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx
hst
Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49
1
kg=
m
kg + ke
m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)
dy α
m= = mc =1166 me=7025
dx (1+(α-1)x)sup2
c 1
kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy
1 1166
+
35761 170368837
e 1
kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx
1 7025
+
29762 3029445957
Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale
La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se
determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se
calculeaza cu relatia XIV39
Pagina 30 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Kg St
__ __
AB=BCmiddot Gv
Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este
prezentata in figura IV2
__ __
AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare
__ __
AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare
__ __
X=035 AB=44 BC=03
__ __
X=038 AB=42 BC=028
__ __
X=03 AB=47 BC=032
__ __
X=02 AB=51 BC=034
__ __
X=01 AB=49 BC=033
__ ___
X=05 AB=27 BC=018
__ ___
X=001 AB=17 BC=018
Din figura N2 se obtine
NTR=5
Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare
Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de
Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru
vapori
Π dsup2 stut
Gv=wmiddotA=w
Pagina 31 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4
46v
d=
πw
1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms
400696
d= =0066m=66mm
31420
Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms
2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms
Gv=LxD=234700007=0001642kmols
(GmMc) 0001642243
Gv= = =0000047msup3s
φ 84745
d=00044m=44mm
Standardizarea dext=25mm dint=9mm
Se recalculeaza vitezaw=073ms
3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid
F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg
1 ω1 (1-ω1) __
= + ω1=XFMMF
φam φ 1 φ2
φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s
Se alege w=3ms
d=00164m=164mm
Standardizarea dext =25mm dint=16mm
Se recalculeaza viteza w=318ms
4 Stutul de evacuare rapida
V coloana=Vcil+Vsfera
Consideramcoloana plina cu apa
Pagina 32 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute
Volumul de lichid
Debitul de golire=
Timp de golire
Π dsup3 314middot03sup3
V sfera = = =0014msup3
6 6
Vcilindru=Hcilindru πdsup24
Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He
Hc=2H+r =2middot03+015=075m
He=3H+r =3middot03+015=105m
Ht=(5-1)middot03+075+105=3m
Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m
Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3
4
Vcoloana=019+0014=0204msup3
Debitul de golire=0204600=0000341msup3s
Se alege w=3ms
d=0012m=12mm
Standardizare dext=25mm dint=17mm
Se calculeaza viteza w=29ms
6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare
Se alege w=20ms
d=00657m=657mm
Standardizare dext=76mm dint=66mm
Se recalculeaza viteza w=198ms
44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare
Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul
unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza
debitul
Pagina 33 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT
montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA
Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic
astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit
Reglare compozitiei si debitului de reflux
Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza
prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie
de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul
de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand
constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei
distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux
ramanand constant
Reglarea nivelului lichidului din blaz
Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin
intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care
comanda ventilul situat inainte de refierbator
Reglarea concentratiei de blaz
Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in
comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra
echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in
coloana
Pagina 34 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
CAPITOLUL 5
DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA
51 Bilantul termic al schimbatorului
G2T2rdquo
G1=W=11534 kmolh
G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm
t1rdquo=40ordmC
G2t2rsquo
G2-debitul fluidului de racire
t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC
Calculul debitului de apa de racire
Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula
prin tevi
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)
Q-fluxul termic w
C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd
Temperatura medie a amestecului este
t1rsquo+t1rdquo 1018+40
tm= = =709ordmC
2 2
Temperatura medie a apei
28+38
tm= =33ordmC
2
Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol
W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs
Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd
G1C1(t1rsquo-t1rdquo)
G2= =1295137kgh=359kgs
C2(t2rdquo-t2rsquo)
Pagina 35 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)
Calculul preliminar al fortei motrice
Dtrsquo-Dtrdquo
Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo
Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo
ln
Dtrdquo
52 Predimensionarea schimbatorului de caldura
Q=KA Dtm
K=coeficientul total de transfer de caldura
A=aria suprafetei de transfer termic
Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta
Q 15033323
A= = =969msup2
K Dtm 500middot31
Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane
A=905 L=4000mm De=99mm
n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm
53 Verificarea ariei de transfer termic
a)Alegerea ecuatiei de transfer termic
Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de
caldura
-pentru fluidul ce circula prin tevi
W1 d φ1 4G1
Re= W1=
η1 3600 φ1 π dsup2m
Re1018ordmC=1186129
Re40ordmC=674144
-pentru fluidul ce circula printre tevi
w2 d φ2 4G2 d
Re= =
η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2
Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606
Pagina 36 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim
turbulent)
Criteriul Reynolds
4G1
Re= Re709ordmC=935752
3600πn d η1
Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32
08 04
Nn=0023RemiddotPr
Cp η
Pr=
λ
Cpam709ordmC=415399Jkggrd
ndash4
ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s
λam709ordmC=06702wmgrd
Pr=259
Nn=5057
Nn λ
α1= =10044wmsup2grd
d
c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi
Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)
06 03 η 014
Nn=Cre Pr
Ηp
-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma
06
C=116 d echin Dn-nsup2dsup2
dechin= =0057
Dn+nmiddotd
C=0209
Pagina 37 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4 G2d
Re= =7511914
3600π(Dsup2-ndsup2)η2
ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots
λh2o33ordmC=066wmgrd
Pr=496 -014
Nn=14336(ηp)
Nn λ2 -014
α2= =24899(ηp)
d
d)Calculul coeficientului total de transfer termic
Se utilizeaza ecuatia VIII9
1
K=
1 δp 1 1
+ +sum +
α1 λp i=1 αci α2
α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd
δ-grosimea peretelui tevii m
λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd
αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam
Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este
r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1
Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua
fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua
fete ale peretelui (tevii) tp1tp2
tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din
egalitatile
tp1 fluxului termic unitar prin cele trei
straturi
Tp2 tm2
Pagina 38 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)
tp1=293+095tp2
-014 -33
k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)
Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari
Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)
Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC
ηp=000118cp
1
K= =57315wmsup2grd
-5 1
+000055+43middot 10 +
10044 6399043
e)Calculul fortei motrice
Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se
recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)
DTmrsquo=FDtm
F-factor de corectie(Flt1)
In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)
t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo
P= =0156 R= =618
t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo
-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie
F=095
Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC
f)Determinarea suprafetei de transfer termic
Q
A= = 89msup2
KmiddotDtrsquom
Amc=89msup2ltAdisp=969msup2
Schimbatorul are o rezerva de 88
Calculul mecanic sumar si hidrodinamic
a)Calculul mecanic sumar
Pagina 39 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Dimensionarea stuturilor
G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv
d=
πw
G1trdquo1(2)
G2t2rdquo
(1)Stut de intrare amestec
G1=w=210841kgh=05856kgs
1 ω1 ω2
= +
φam φ1 φ2
1 0025 0974
La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3
φam 71693 95935
La 40ordmC φam=98754kgmsup3
05856
G1= =0000614msup3s(1018ordmC)
95225
05856
G1= =0000592msup3s(40ordmC)
98754
W=3ms
4middot0000614
d1= = 0016m
314middot3
Standardizare dext=25mm dint=16mm
Viteza recalculata w=305ms
(2)Stut de iesire amestec
d2= 4middot0000592
Pagina 40 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
314middot3 =00158m
Standardizare dext=25mm dint =16mm
Viteza recalculata w=294ms
(3) Stut de intrare apa
G2= 1295137kgh=359kgs
359
G2= =0003604msup3s (28ordmC)
99607
359
G2= =000361msup3s(38ordmC)
99419
d3= 4middot0003604 =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=301ms
Stut de iesire apa
4middot000361
D4= =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=302ms
Stut de aerisire
dext=32mm dint=25mm
Greutatea schimbatorului in functionare
Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace
Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi
Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg
4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3
Pagina 41 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Vcapace= = = = 001413msup3
3 6 6
Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg
πdsup2 intmiddotL
Vteava=πRsup2L= =000362msup3
4
Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg
V=Vmanta-Vtevi=01919msup3
Mapa=1413+72596+19191=27863kg
Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori
Mstut=10kg
Mcapace=Vmiddotφotel=911kg
dextmantasup3-dintmantasup3
V=34π =000116msup3
8
Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg
Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3
Mpereti despartitori=3kg
Mtevi =14197kg
V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3
Mplaci tubulare =2862kg
Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3
Mmetal=31259kg
G=mapa+mmetal=59122kg
G=59122middot981=579KN
Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600
B=255C=450K=25L2=625)
Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)
Caderea de presiune prin frecare(Dpf)
Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ
Pagina 42 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
ht=005207m
Hge(18divide2)ht
03gt0093 conditia se verifica
Calculul coeficientilor partiali de transfer de masa
Zone de concentrare
a)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gazSe utilizeaza relatia
XII57
05 072 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga
Ga= criteriul lui Galilui
Re=criteriul lui Reynolds
Sh= criteriul lui Sherwood
Sc= criteriul lui Schmidt
Coeficientul de difuziune se calculeaza cu relatia lui Maxwell modificata de
Gilliland(XII9) 23
ndash7 T 1 1
DA-B= 43 middot10 +
113 113 sup2 MA MB
P VA +VB
DA-Bmdashcoeficientul de difuziune msup2s
Tmdashtemperatura absoluta k
Pmdashpresiunea absoluta totala atm
Vmdashvolumul molar la punctulo normal de fierbere cmsup3mol(cf Tabel XII2b)
MAMBmdashmasele moleculare ale componentilor
VH2O= 2middot37+12=194cmsup3mol
VETOH=148middot2+37middot6+12=638cmsup3mol
23
ndash7 36946 1 1 ndash7
DAB=43middot10 2 + =19121middot10msup2s
1019 194⅓ +638⅓ 18 46
Pagina 25 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
tc=9647ordmC Tc=36947k
Pc=775mmHg Pc=1019 atm
η
Sc=
φD
η=vascozitatea amestecului da P
φ=densitatea amestecului kgmsup3
ndash5
117middot10
Sc= =0478
ndash7
19121∙10∙1278
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4∙6v 4middot25056
W= = = 098ms
3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2
wmiddothstmiddotφ 0980018851278
Re= = =201782
ndash5
η 11710
ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5
Ga= = ndash5 =783middot10
η sup2 117middot10 sup2
05 072 024 05 072 5 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688
Coeficientul kg rezulta ndash7
ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600
Kg= = = 1084133mh
Hst 001885
Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se
utilizeaza relatia
Kmol 1 273 m 1 273
Pagina 26 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
= middot middot = middot
1084133=35761kmolmsup2hDy
msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia
XII59
05 11 024middotμ-1
Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga
hst
Γ= este un simplex geometric
hs
Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13
ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7
D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s
⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓
η VAndash Vo 116910 638 - 8
ηmdashvascozitatea P
Vomdashconstanta caracteristica a lichidului
ndash5
η 116910
Sc= = ndash5 = 01107
φD 124510∙84745
We∙hst∙φe 6e
Re= We=
ηe 3600St
ndash4
726510 00188584745
Re= ndash5 =99245
1169∙10
01656 ndash4
We= = 7265∙10 ms
Pagina 27 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
3600 ∙006331
g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2
Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm
ηsup2 1169middot10
05 11 024 -1 05 11 024 -1
Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386
Coeficientul ke ndash7
ShmiddotD 20540386middot1245middot10
Ke= = =4885mh
hst 001885
Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84
Kmol φв m
=
msup2middothDx Mв h
Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol
φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3
Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx
B Zona de epuizare
Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz
Coeficientul de difuziune este
ndash7 Tsup3sup2 1 1
DAB=4310 +
P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB
ndash7 ndash7
DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s
1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46
te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm
ndash5
Pagina 28 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η 12110
Sc= = ndash7 =088
φD 07301874510
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4Gv 4middot24408
W= = =0959ms
3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2
095middot003546middot0730
Re= ndash5 =203235
121middot10
981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5
Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10
121middot10
Sh=480082
Sh∙D
Kg= =9136179mh
Hst
1 273
Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy
224 37412
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid
ndash7 T ndash7
D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s
η(VA⅓ndash Vo⅓)
Ge
We= =001042ms
3600St
We hst φ
Re= =8612215
Pagina 29 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η
Ga=2376310sup1sup2
Sh=1597218683
micro= hst =0681
ht
Sh D
ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx
hst
Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49
1
kg=
m
kg + ke
m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)
dy α
m= = mc =1166 me=7025
dx (1+(α-1)x)sup2
c 1
kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy
1 1166
+
35761 170368837
e 1
kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx
1 7025
+
29762 3029445957
Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale
La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se
determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se
calculeaza cu relatia XIV39
Pagina 30 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Kg St
__ __
AB=BCmiddot Gv
Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este
prezentata in figura IV2
__ __
AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare
__ __
AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare
__ __
X=035 AB=44 BC=03
__ __
X=038 AB=42 BC=028
__ __
X=03 AB=47 BC=032
__ __
X=02 AB=51 BC=034
__ __
X=01 AB=49 BC=033
__ ___
X=05 AB=27 BC=018
__ ___
X=001 AB=17 BC=018
Din figura N2 se obtine
NTR=5
Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare
Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de
Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru
vapori
Π dsup2 stut
Gv=wmiddotA=w
Pagina 31 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4
46v
d=
πw
1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms
400696
d= =0066m=66mm
31420
Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms
2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms
Gv=LxD=234700007=0001642kmols
(GmMc) 0001642243
Gv= = =0000047msup3s
φ 84745
d=00044m=44mm
Standardizarea dext=25mm dint=9mm
Se recalculeaza vitezaw=073ms
3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid
F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg
1 ω1 (1-ω1) __
= + ω1=XFMMF
φam φ 1 φ2
φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s
Se alege w=3ms
d=00164m=164mm
Standardizarea dext =25mm dint=16mm
Se recalculeaza viteza w=318ms
4 Stutul de evacuare rapida
V coloana=Vcil+Vsfera
Consideramcoloana plina cu apa
Pagina 32 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute
Volumul de lichid
Debitul de golire=
Timp de golire
Π dsup3 314middot03sup3
V sfera = = =0014msup3
6 6
Vcilindru=Hcilindru πdsup24
Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He
Hc=2H+r =2middot03+015=075m
He=3H+r =3middot03+015=105m
Ht=(5-1)middot03+075+105=3m
Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m
Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3
4
Vcoloana=019+0014=0204msup3
Debitul de golire=0204600=0000341msup3s
Se alege w=3ms
d=0012m=12mm
Standardizare dext=25mm dint=17mm
Se calculeaza viteza w=29ms
6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare
Se alege w=20ms
d=00657m=657mm
Standardizare dext=76mm dint=66mm
Se recalculeaza viteza w=198ms
44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare
Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul
unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza
debitul
Pagina 33 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT
montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA
Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic
astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit
Reglare compozitiei si debitului de reflux
Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza
prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie
de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul
de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand
constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei
distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux
ramanand constant
Reglarea nivelului lichidului din blaz
Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin
intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care
comanda ventilul situat inainte de refierbator
Reglarea concentratiei de blaz
Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in
comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra
echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in
coloana
Pagina 34 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
CAPITOLUL 5
DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA
51 Bilantul termic al schimbatorului
G2T2rdquo
G1=W=11534 kmolh
G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm
t1rdquo=40ordmC
G2t2rsquo
G2-debitul fluidului de racire
t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC
Calculul debitului de apa de racire
Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula
prin tevi
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)
Q-fluxul termic w
C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd
Temperatura medie a amestecului este
t1rsquo+t1rdquo 1018+40
tm= = =709ordmC
2 2
Temperatura medie a apei
28+38
tm= =33ordmC
2
Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol
W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs
Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd
G1C1(t1rsquo-t1rdquo)
G2= =1295137kgh=359kgs
C2(t2rdquo-t2rsquo)
Pagina 35 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)
Calculul preliminar al fortei motrice
Dtrsquo-Dtrdquo
Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo
Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo
ln
Dtrdquo
52 Predimensionarea schimbatorului de caldura
Q=KA Dtm
K=coeficientul total de transfer de caldura
A=aria suprafetei de transfer termic
Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta
Q 15033323
A= = =969msup2
K Dtm 500middot31
Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane
A=905 L=4000mm De=99mm
n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm
53 Verificarea ariei de transfer termic
a)Alegerea ecuatiei de transfer termic
Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de
caldura
-pentru fluidul ce circula prin tevi
W1 d φ1 4G1
Re= W1=
η1 3600 φ1 π dsup2m
Re1018ordmC=1186129
Re40ordmC=674144
-pentru fluidul ce circula printre tevi
w2 d φ2 4G2 d
Re= =
η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2
Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606
Pagina 36 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim
turbulent)
Criteriul Reynolds
4G1
Re= Re709ordmC=935752
3600πn d η1
Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32
08 04
Nn=0023RemiddotPr
Cp η
Pr=
λ
Cpam709ordmC=415399Jkggrd
ndash4
ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s
λam709ordmC=06702wmgrd
Pr=259
Nn=5057
Nn λ
α1= =10044wmsup2grd
d
c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi
Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)
06 03 η 014
Nn=Cre Pr
Ηp
-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma
06
C=116 d echin Dn-nsup2dsup2
dechin= =0057
Dn+nmiddotd
C=0209
Pagina 37 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4 G2d
Re= =7511914
3600π(Dsup2-ndsup2)η2
ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots
λh2o33ordmC=066wmgrd
Pr=496 -014
Nn=14336(ηp)
Nn λ2 -014
α2= =24899(ηp)
d
d)Calculul coeficientului total de transfer termic
Se utilizeaza ecuatia VIII9
1
K=
1 δp 1 1
+ +sum +
α1 λp i=1 αci α2
α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd
δ-grosimea peretelui tevii m
λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd
αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam
Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este
r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1
Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua
fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua
fete ale peretelui (tevii) tp1tp2
tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din
egalitatile
tp1 fluxului termic unitar prin cele trei
straturi
Tp2 tm2
Pagina 38 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)
tp1=293+095tp2
-014 -33
k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)
Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari
Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)
Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC
ηp=000118cp
1
K= =57315wmsup2grd
-5 1
+000055+43middot 10 +
10044 6399043
e)Calculul fortei motrice
Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se
recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)
DTmrsquo=FDtm
F-factor de corectie(Flt1)
In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)
t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo
P= =0156 R= =618
t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo
-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie
F=095
Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC
f)Determinarea suprafetei de transfer termic
Q
A= = 89msup2
KmiddotDtrsquom
Amc=89msup2ltAdisp=969msup2
Schimbatorul are o rezerva de 88
Calculul mecanic sumar si hidrodinamic
a)Calculul mecanic sumar
Pagina 39 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Dimensionarea stuturilor
G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv
d=
πw
G1trdquo1(2)
G2t2rdquo
(1)Stut de intrare amestec
G1=w=210841kgh=05856kgs
1 ω1 ω2
= +
φam φ1 φ2
1 0025 0974
La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3
φam 71693 95935
La 40ordmC φam=98754kgmsup3
05856
G1= =0000614msup3s(1018ordmC)
95225
05856
G1= =0000592msup3s(40ordmC)
98754
W=3ms
4middot0000614
d1= = 0016m
314middot3
Standardizare dext=25mm dint=16mm
Viteza recalculata w=305ms
(2)Stut de iesire amestec
d2= 4middot0000592
Pagina 40 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
314middot3 =00158m
Standardizare dext=25mm dint =16mm
Viteza recalculata w=294ms
(3) Stut de intrare apa
G2= 1295137kgh=359kgs
359
G2= =0003604msup3s (28ordmC)
99607
359
G2= =000361msup3s(38ordmC)
99419
d3= 4middot0003604 =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=301ms
Stut de iesire apa
4middot000361
D4= =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=302ms
Stut de aerisire
dext=32mm dint=25mm
Greutatea schimbatorului in functionare
Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace
Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi
Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg
4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3
Pagina 41 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Vcapace= = = = 001413msup3
3 6 6
Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg
πdsup2 intmiddotL
Vteava=πRsup2L= =000362msup3
4
Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg
V=Vmanta-Vtevi=01919msup3
Mapa=1413+72596+19191=27863kg
Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori
Mstut=10kg
Mcapace=Vmiddotφotel=911kg
dextmantasup3-dintmantasup3
V=34π =000116msup3
8
Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg
Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3
Mpereti despartitori=3kg
Mtevi =14197kg
V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3
Mplaci tubulare =2862kg
Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3
Mmetal=31259kg
G=mapa+mmetal=59122kg
G=59122middot981=579KN
Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600
B=255C=450K=25L2=625)
Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)
Caderea de presiune prin frecare(Dpf)
Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ
Pagina 42 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
tc=9647ordmC Tc=36947k
Pc=775mmHg Pc=1019 atm
η
Sc=
φD
η=vascozitatea amestecului da P
φ=densitatea amestecului kgmsup3
ndash5
117middot10
Sc= =0478
ndash7
19121∙10∙1278
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4∙6v 4middot25056
W= = = 098ms
3600∙π dcsup2 3600middot314middot03sup2
wmiddothstmiddotφ 0980018851278
Re= = =201782
ndash5
η 11710
ghstsup3φsup2 981middot(001885)sup3middot1278sup2 5
Ga= = ndash5 =783middot10
η sup2 117middot10 sup2
05 072 024 05 072 5 024
Sh=069middotSc middotRe middot Ga = 069middot0478middot 201782middot 783middot10 =29688
Coeficientul kg rezulta ndash7
ShmiddotD 29688middot19121middot10∙3600
Kg= = = 1084133mh
Hst 001885
Pentru transformarea coeficientului de transfer de masa din mh in k molmsup2middothmiddotDy se
utilizeaza relatia
Kmol 1 273 m 1 273
Pagina 26 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
= middot middot = middot
1084133=35761kmolmsup2hDy
msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia
XII59
05 11 024middotμ-1
Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga
hst
Γ= este un simplex geometric
hs
Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13
ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7
D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s
⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓
η VAndash Vo 116910 638 - 8
ηmdashvascozitatea P
Vomdashconstanta caracteristica a lichidului
ndash5
η 116910
Sc= = ndash5 = 01107
φD 124510∙84745
We∙hst∙φe 6e
Re= We=
ηe 3600St
ndash4
726510 00188584745
Re= ndash5 =99245
1169∙10
01656 ndash4
We= = 7265∙10 ms
Pagina 27 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
3600 ∙006331
g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2
Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm
ηsup2 1169middot10
05 11 024 -1 05 11 024 -1
Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386
Coeficientul ke ndash7
ShmiddotD 20540386middot1245middot10
Ke= = =4885mh
hst 001885
Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84
Kmol φв m
=
msup2middothDx Mв h
Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol
φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3
Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx
B Zona de epuizare
Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz
Coeficientul de difuziune este
ndash7 Tsup3sup2 1 1
DAB=4310 +
P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB
ndash7 ndash7
DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s
1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46
te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm
ndash5
Pagina 28 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η 12110
Sc= = ndash7 =088
φD 07301874510
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4Gv 4middot24408
W= = =0959ms
3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2
095middot003546middot0730
Re= ndash5 =203235
121middot10
981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5
Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10
121middot10
Sh=480082
Sh∙D
Kg= =9136179mh
Hst
1 273
Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy
224 37412
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid
ndash7 T ndash7
D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s
η(VA⅓ndash Vo⅓)
Ge
We= =001042ms
3600St
We hst φ
Re= =8612215
Pagina 29 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η
Ga=2376310sup1sup2
Sh=1597218683
micro= hst =0681
ht
Sh D
ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx
hst
Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49
1
kg=
m
kg + ke
m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)
dy α
m= = mc =1166 me=7025
dx (1+(α-1)x)sup2
c 1
kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy
1 1166
+
35761 170368837
e 1
kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx
1 7025
+
29762 3029445957
Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale
La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se
determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se
calculeaza cu relatia XIV39
Pagina 30 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Kg St
__ __
AB=BCmiddot Gv
Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este
prezentata in figura IV2
__ __
AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare
__ __
AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare
__ __
X=035 AB=44 BC=03
__ __
X=038 AB=42 BC=028
__ __
X=03 AB=47 BC=032
__ __
X=02 AB=51 BC=034
__ __
X=01 AB=49 BC=033
__ ___
X=05 AB=27 BC=018
__ ___
X=001 AB=17 BC=018
Din figura N2 se obtine
NTR=5
Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare
Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de
Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru
vapori
Π dsup2 stut
Gv=wmiddotA=w
Pagina 31 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4
46v
d=
πw
1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms
400696
d= =0066m=66mm
31420
Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms
2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms
Gv=LxD=234700007=0001642kmols
(GmMc) 0001642243
Gv= = =0000047msup3s
φ 84745
d=00044m=44mm
Standardizarea dext=25mm dint=9mm
Se recalculeaza vitezaw=073ms
3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid
F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg
1 ω1 (1-ω1) __
= + ω1=XFMMF
φam φ 1 φ2
φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s
Se alege w=3ms
d=00164m=164mm
Standardizarea dext =25mm dint=16mm
Se recalculeaza viteza w=318ms
4 Stutul de evacuare rapida
V coloana=Vcil+Vsfera
Consideramcoloana plina cu apa
Pagina 32 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute
Volumul de lichid
Debitul de golire=
Timp de golire
Π dsup3 314middot03sup3
V sfera = = =0014msup3
6 6
Vcilindru=Hcilindru πdsup24
Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He
Hc=2H+r =2middot03+015=075m
He=3H+r =3middot03+015=105m
Ht=(5-1)middot03+075+105=3m
Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m
Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3
4
Vcoloana=019+0014=0204msup3
Debitul de golire=0204600=0000341msup3s
Se alege w=3ms
d=0012m=12mm
Standardizare dext=25mm dint=17mm
Se calculeaza viteza w=29ms
6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare
Se alege w=20ms
d=00657m=657mm
Standardizare dext=76mm dint=66mm
Se recalculeaza viteza w=198ms
44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare
Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul
unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza
debitul
Pagina 33 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT
montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA
Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic
astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit
Reglare compozitiei si debitului de reflux
Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza
prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie
de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul
de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand
constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei
distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux
ramanand constant
Reglarea nivelului lichidului din blaz
Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin
intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care
comanda ventilul situat inainte de refierbator
Reglarea concentratiei de blaz
Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in
comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra
echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in
coloana
Pagina 34 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
CAPITOLUL 5
DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA
51 Bilantul termic al schimbatorului
G2T2rdquo
G1=W=11534 kmolh
G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm
t1rdquo=40ordmC
G2t2rsquo
G2-debitul fluidului de racire
t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC
Calculul debitului de apa de racire
Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula
prin tevi
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)
Q-fluxul termic w
C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd
Temperatura medie a amestecului este
t1rsquo+t1rdquo 1018+40
tm= = =709ordmC
2 2
Temperatura medie a apei
28+38
tm= =33ordmC
2
Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol
W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs
Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd
G1C1(t1rsquo-t1rdquo)
G2= =1295137kgh=359kgs
C2(t2rdquo-t2rsquo)
Pagina 35 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)
Calculul preliminar al fortei motrice
Dtrsquo-Dtrdquo
Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo
Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo
ln
Dtrdquo
52 Predimensionarea schimbatorului de caldura
Q=KA Dtm
K=coeficientul total de transfer de caldura
A=aria suprafetei de transfer termic
Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta
Q 15033323
A= = =969msup2
K Dtm 500middot31
Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane
A=905 L=4000mm De=99mm
n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm
53 Verificarea ariei de transfer termic
a)Alegerea ecuatiei de transfer termic
Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de
caldura
-pentru fluidul ce circula prin tevi
W1 d φ1 4G1
Re= W1=
η1 3600 φ1 π dsup2m
Re1018ordmC=1186129
Re40ordmC=674144
-pentru fluidul ce circula printre tevi
w2 d φ2 4G2 d
Re= =
η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2
Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606
Pagina 36 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim
turbulent)
Criteriul Reynolds
4G1
Re= Re709ordmC=935752
3600πn d η1
Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32
08 04
Nn=0023RemiddotPr
Cp η
Pr=
λ
Cpam709ordmC=415399Jkggrd
ndash4
ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s
λam709ordmC=06702wmgrd
Pr=259
Nn=5057
Nn λ
α1= =10044wmsup2grd
d
c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi
Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)
06 03 η 014
Nn=Cre Pr
Ηp
-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma
06
C=116 d echin Dn-nsup2dsup2
dechin= =0057
Dn+nmiddotd
C=0209
Pagina 37 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4 G2d
Re= =7511914
3600π(Dsup2-ndsup2)η2
ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots
λh2o33ordmC=066wmgrd
Pr=496 -014
Nn=14336(ηp)
Nn λ2 -014
α2= =24899(ηp)
d
d)Calculul coeficientului total de transfer termic
Se utilizeaza ecuatia VIII9
1
K=
1 δp 1 1
+ +sum +
α1 λp i=1 αci α2
α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd
δ-grosimea peretelui tevii m
λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd
αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam
Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este
r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1
Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua
fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua
fete ale peretelui (tevii) tp1tp2
tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din
egalitatile
tp1 fluxului termic unitar prin cele trei
straturi
Tp2 tm2
Pagina 38 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)
tp1=293+095tp2
-014 -33
k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)
Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari
Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)
Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC
ηp=000118cp
1
K= =57315wmsup2grd
-5 1
+000055+43middot 10 +
10044 6399043
e)Calculul fortei motrice
Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se
recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)
DTmrsquo=FDtm
F-factor de corectie(Flt1)
In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)
t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo
P= =0156 R= =618
t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo
-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie
F=095
Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC
f)Determinarea suprafetei de transfer termic
Q
A= = 89msup2
KmiddotDtrsquom
Amc=89msup2ltAdisp=969msup2
Schimbatorul are o rezerva de 88
Calculul mecanic sumar si hidrodinamic
a)Calculul mecanic sumar
Pagina 39 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Dimensionarea stuturilor
G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv
d=
πw
G1trdquo1(2)
G2t2rdquo
(1)Stut de intrare amestec
G1=w=210841kgh=05856kgs
1 ω1 ω2
= +
φam φ1 φ2
1 0025 0974
La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3
φam 71693 95935
La 40ordmC φam=98754kgmsup3
05856
G1= =0000614msup3s(1018ordmC)
95225
05856
G1= =0000592msup3s(40ordmC)
98754
W=3ms
4middot0000614
d1= = 0016m
314middot3
Standardizare dext=25mm dint=16mm
Viteza recalculata w=305ms
(2)Stut de iesire amestec
d2= 4middot0000592
Pagina 40 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
314middot3 =00158m
Standardizare dext=25mm dint =16mm
Viteza recalculata w=294ms
(3) Stut de intrare apa
G2= 1295137kgh=359kgs
359
G2= =0003604msup3s (28ordmC)
99607
359
G2= =000361msup3s(38ordmC)
99419
d3= 4middot0003604 =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=301ms
Stut de iesire apa
4middot000361
D4= =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=302ms
Stut de aerisire
dext=32mm dint=25mm
Greutatea schimbatorului in functionare
Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace
Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi
Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg
4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3
Pagina 41 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Vcapace= = = = 001413msup3
3 6 6
Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg
πdsup2 intmiddotL
Vteava=πRsup2L= =000362msup3
4
Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg
V=Vmanta-Vtevi=01919msup3
Mapa=1413+72596+19191=27863kg
Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori
Mstut=10kg
Mcapace=Vmiddotφotel=911kg
dextmantasup3-dintmantasup3
V=34π =000116msup3
8
Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg
Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3
Mpereti despartitori=3kg
Mtevi =14197kg
V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3
Mplaci tubulare =2862kg
Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3
Mmetal=31259kg
G=mapa+mmetal=59122kg
G=59122middot981=579KN
Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600
B=255C=450K=25L2=625)
Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)
Caderea de presiune prin frecare(Dpf)
Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ
Pagina 42 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
= middot middot = middot
1084133=35761kmolmsup2hDy
msup2middothmiddotDy 224 T h 224 36847
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de lichid Se foloseste relatia
XII59
05 11 024middotμ-1
Sh=023middotScmiddot Remiddot Ga
hst
Γ= este un simplex geometric
hs
Coeficientul de difuziune se calcueaza cu relatia XII13
ndash14 T ndash 14 36947 ndash 7
D=7710 = 7710 =1245 ∙ 10msup2s
⅓ ⅓ ndash4 ⅓ ⅓
η VAndash Vo 116910 638 - 8
ηmdashvascozitatea P
Vomdashconstanta caracteristica a lichidului
ndash5
η 116910
Sc= = ndash5 = 01107
φD 124510∙84745
We∙hst∙φe 6e
Re= We=
ηe 3600St
ndash4
726510 00188584745
Re= ndash5 =99245
1169∙10
01656 ndash4
We= = 7265∙10 ms
Pagina 27 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
3600 ∙006331
g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2
Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm
ηsup2 1169middot10
05 11 024 -1 05 11 024 -1
Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386
Coeficientul ke ndash7
ShmiddotD 20540386middot1245middot10
Ke= = =4885mh
hst 001885
Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84
Kmol φв m
=
msup2middothDx Mв h
Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol
φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3
Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx
B Zona de epuizare
Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz
Coeficientul de difuziune este
ndash7 Tsup3sup2 1 1
DAB=4310 +
P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB
ndash7 ndash7
DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s
1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46
te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm
ndash5
Pagina 28 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η 12110
Sc= = ndash7 =088
φD 07301874510
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4Gv 4middot24408
W= = =0959ms
3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2
095middot003546middot0730
Re= ndash5 =203235
121middot10
981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5
Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10
121middot10
Sh=480082
Sh∙D
Kg= =9136179mh
Hst
1 273
Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy
224 37412
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid
ndash7 T ndash7
D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s
η(VA⅓ndash Vo⅓)
Ge
We= =001042ms
3600St
We hst φ
Re= =8612215
Pagina 29 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η
Ga=2376310sup1sup2
Sh=1597218683
micro= hst =0681
ht
Sh D
ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx
hst
Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49
1
kg=
m
kg + ke
m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)
dy α
m= = mc =1166 me=7025
dx (1+(α-1)x)sup2
c 1
kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy
1 1166
+
35761 170368837
e 1
kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx
1 7025
+
29762 3029445957
Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale
La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se
determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se
calculeaza cu relatia XIV39
Pagina 30 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Kg St
__ __
AB=BCmiddot Gv
Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este
prezentata in figura IV2
__ __
AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare
__ __
AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare
__ __
X=035 AB=44 BC=03
__ __
X=038 AB=42 BC=028
__ __
X=03 AB=47 BC=032
__ __
X=02 AB=51 BC=034
__ __
X=01 AB=49 BC=033
__ ___
X=05 AB=27 BC=018
__ ___
X=001 AB=17 BC=018
Din figura N2 se obtine
NTR=5
Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare
Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de
Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru
vapori
Π dsup2 stut
Gv=wmiddotA=w
Pagina 31 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4
46v
d=
πw
1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms
400696
d= =0066m=66mm
31420
Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms
2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms
Gv=LxD=234700007=0001642kmols
(GmMc) 0001642243
Gv= = =0000047msup3s
φ 84745
d=00044m=44mm
Standardizarea dext=25mm dint=9mm
Se recalculeaza vitezaw=073ms
3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid
F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg
1 ω1 (1-ω1) __
= + ω1=XFMMF
φam φ 1 φ2
φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s
Se alege w=3ms
d=00164m=164mm
Standardizarea dext =25mm dint=16mm
Se recalculeaza viteza w=318ms
4 Stutul de evacuare rapida
V coloana=Vcil+Vsfera
Consideramcoloana plina cu apa
Pagina 32 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute
Volumul de lichid
Debitul de golire=
Timp de golire
Π dsup3 314middot03sup3
V sfera = = =0014msup3
6 6
Vcilindru=Hcilindru πdsup24
Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He
Hc=2H+r =2middot03+015=075m
He=3H+r =3middot03+015=105m
Ht=(5-1)middot03+075+105=3m
Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m
Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3
4
Vcoloana=019+0014=0204msup3
Debitul de golire=0204600=0000341msup3s
Se alege w=3ms
d=0012m=12mm
Standardizare dext=25mm dint=17mm
Se calculeaza viteza w=29ms
6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare
Se alege w=20ms
d=00657m=657mm
Standardizare dext=76mm dint=66mm
Se recalculeaza viteza w=198ms
44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare
Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul
unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza
debitul
Pagina 33 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT
montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA
Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic
astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit
Reglare compozitiei si debitului de reflux
Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza
prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie
de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul
de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand
constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei
distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux
ramanand constant
Reglarea nivelului lichidului din blaz
Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin
intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care
comanda ventilul situat inainte de refierbator
Reglarea concentratiei de blaz
Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in
comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra
echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in
coloana
Pagina 34 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
CAPITOLUL 5
DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA
51 Bilantul termic al schimbatorului
G2T2rdquo
G1=W=11534 kmolh
G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm
t1rdquo=40ordmC
G2t2rsquo
G2-debitul fluidului de racire
t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC
Calculul debitului de apa de racire
Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula
prin tevi
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)
Q-fluxul termic w
C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd
Temperatura medie a amestecului este
t1rsquo+t1rdquo 1018+40
tm= = =709ordmC
2 2
Temperatura medie a apei
28+38
tm= =33ordmC
2
Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol
W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs
Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd
G1C1(t1rsquo-t1rdquo)
G2= =1295137kgh=359kgs
C2(t2rdquo-t2rsquo)
Pagina 35 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)
Calculul preliminar al fortei motrice
Dtrsquo-Dtrdquo
Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo
Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo
ln
Dtrdquo
52 Predimensionarea schimbatorului de caldura
Q=KA Dtm
K=coeficientul total de transfer de caldura
A=aria suprafetei de transfer termic
Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta
Q 15033323
A= = =969msup2
K Dtm 500middot31
Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane
A=905 L=4000mm De=99mm
n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm
53 Verificarea ariei de transfer termic
a)Alegerea ecuatiei de transfer termic
Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de
caldura
-pentru fluidul ce circula prin tevi
W1 d φ1 4G1
Re= W1=
η1 3600 φ1 π dsup2m
Re1018ordmC=1186129
Re40ordmC=674144
-pentru fluidul ce circula printre tevi
w2 d φ2 4G2 d
Re= =
η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2
Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606
Pagina 36 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim
turbulent)
Criteriul Reynolds
4G1
Re= Re709ordmC=935752
3600πn d η1
Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32
08 04
Nn=0023RemiddotPr
Cp η
Pr=
λ
Cpam709ordmC=415399Jkggrd
ndash4
ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s
λam709ordmC=06702wmgrd
Pr=259
Nn=5057
Nn λ
α1= =10044wmsup2grd
d
c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi
Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)
06 03 η 014
Nn=Cre Pr
Ηp
-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma
06
C=116 d echin Dn-nsup2dsup2
dechin= =0057
Dn+nmiddotd
C=0209
Pagina 37 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4 G2d
Re= =7511914
3600π(Dsup2-ndsup2)η2
ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots
λh2o33ordmC=066wmgrd
Pr=496 -014
Nn=14336(ηp)
Nn λ2 -014
α2= =24899(ηp)
d
d)Calculul coeficientului total de transfer termic
Se utilizeaza ecuatia VIII9
1
K=
1 δp 1 1
+ +sum +
α1 λp i=1 αci α2
α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd
δ-grosimea peretelui tevii m
λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd
αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam
Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este
r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1
Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua
fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua
fete ale peretelui (tevii) tp1tp2
tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din
egalitatile
tp1 fluxului termic unitar prin cele trei
straturi
Tp2 tm2
Pagina 38 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)
tp1=293+095tp2
-014 -33
k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)
Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari
Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)
Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC
ηp=000118cp
1
K= =57315wmsup2grd
-5 1
+000055+43middot 10 +
10044 6399043
e)Calculul fortei motrice
Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se
recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)
DTmrsquo=FDtm
F-factor de corectie(Flt1)
In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)
t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo
P= =0156 R= =618
t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo
-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie
F=095
Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC
f)Determinarea suprafetei de transfer termic
Q
A= = 89msup2
KmiddotDtrsquom
Amc=89msup2ltAdisp=969msup2
Schimbatorul are o rezerva de 88
Calculul mecanic sumar si hidrodinamic
a)Calculul mecanic sumar
Pagina 39 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Dimensionarea stuturilor
G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv
d=
πw
G1trdquo1(2)
G2t2rdquo
(1)Stut de intrare amestec
G1=w=210841kgh=05856kgs
1 ω1 ω2
= +
φam φ1 φ2
1 0025 0974
La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3
φam 71693 95935
La 40ordmC φam=98754kgmsup3
05856
G1= =0000614msup3s(1018ordmC)
95225
05856
G1= =0000592msup3s(40ordmC)
98754
W=3ms
4middot0000614
d1= = 0016m
314middot3
Standardizare dext=25mm dint=16mm
Viteza recalculata w=305ms
(2)Stut de iesire amestec
d2= 4middot0000592
Pagina 40 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
314middot3 =00158m
Standardizare dext=25mm dint =16mm
Viteza recalculata w=294ms
(3) Stut de intrare apa
G2= 1295137kgh=359kgs
359
G2= =0003604msup3s (28ordmC)
99607
359
G2= =000361msup3s(38ordmC)
99419
d3= 4middot0003604 =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=301ms
Stut de iesire apa
4middot000361
D4= =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=302ms
Stut de aerisire
dext=32mm dint=25mm
Greutatea schimbatorului in functionare
Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace
Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi
Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg
4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3
Pagina 41 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Vcapace= = = = 001413msup3
3 6 6
Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg
πdsup2 intmiddotL
Vteava=πRsup2L= =000362msup3
4
Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg
V=Vmanta-Vtevi=01919msup3
Mapa=1413+72596+19191=27863kg
Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori
Mstut=10kg
Mcapace=Vmiddotφotel=911kg
dextmantasup3-dintmantasup3
V=34π =000116msup3
8
Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg
Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3
Mpereti despartitori=3kg
Mtevi =14197kg
V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3
Mplaci tubulare =2862kg
Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3
Mmetal=31259kg
G=mapa+mmetal=59122kg
G=59122middot981=579KN
Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600
B=255C=450K=25L2=625)
Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)
Caderea de presiune prin frecare(Dpf)
Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ
Pagina 42 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
3600 ∙006331
g hstsup3middotφsup2 981middot001885sup3middot84745sup2
Ga= = ndash5 2 = 3453middot10sup1ordm
ηsup2 1169middot10
05 11 024 -1 05 11 024 -1
Sh=023middotSc middot Re middot Ga micro =023(01107) middot(99276) (3453 middot10sup1ordm) (04334) =20540386
Coeficientul ke ndash7
ShmiddotD 20540386middot1245middot10
Ke= = =4885mh
hst 001885
Pentru transformarea lui ke din mh in kmolmsup2middothmiddotDx se utilizeaza relatia XII84
Kmol φв m
=
msup2middothDx Mв h
Mв ndash este masa moleculara medie a lichidului kgkmol
φв ndashdensitatea medie a lichidului kgmsup3
Ke=170368837 kmolmsup2middothmiddotDx
B Zona de epuizare
Calculul coeficientului partial de transfer in filmul de gaz
Coeficientul de difuziune este
ndash7 Tsup3sup2 1 1
DAB=4310 +
P(VA⅓+VB⅓)sup2 MA MB
ndash7 ndash7
DA-B=43middot10 37412sup3sup2 1+ 1 = 18745middot10 msup2s
1058(164⅓+638⅓)sup2 18 46
te=10112degC Te=273+10112=37412k pe=805mmHg Pe=1059atm
ndash5
Pagina 28 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η 12110
Sc= = ndash7 =088
φD 07301874510
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4Gv 4middot24408
W= = =0959ms
3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2
095middot003546middot0730
Re= ndash5 =203235
121middot10
981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5
Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10
121middot10
Sh=480082
Sh∙D
Kg= =9136179mh
Hst
1 273
Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy
224 37412
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid
ndash7 T ndash7
D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s
η(VA⅓ndash Vo⅓)
Ge
We= =001042ms
3600St
We hst φ
Re= =8612215
Pagina 29 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η
Ga=2376310sup1sup2
Sh=1597218683
micro= hst =0681
ht
Sh D
ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx
hst
Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49
1
kg=
m
kg + ke
m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)
dy α
m= = mc =1166 me=7025
dx (1+(α-1)x)sup2
c 1
kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy
1 1166
+
35761 170368837
e 1
kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx
1 7025
+
29762 3029445957
Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale
La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se
determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se
calculeaza cu relatia XIV39
Pagina 30 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Kg St
__ __
AB=BCmiddot Gv
Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este
prezentata in figura IV2
__ __
AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare
__ __
AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare
__ __
X=035 AB=44 BC=03
__ __
X=038 AB=42 BC=028
__ __
X=03 AB=47 BC=032
__ __
X=02 AB=51 BC=034
__ __
X=01 AB=49 BC=033
__ ___
X=05 AB=27 BC=018
__ ___
X=001 AB=17 BC=018
Din figura N2 se obtine
NTR=5
Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare
Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de
Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru
vapori
Π dsup2 stut
Gv=wmiddotA=w
Pagina 31 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4
46v
d=
πw
1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms
400696
d= =0066m=66mm
31420
Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms
2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms
Gv=LxD=234700007=0001642kmols
(GmMc) 0001642243
Gv= = =0000047msup3s
φ 84745
d=00044m=44mm
Standardizarea dext=25mm dint=9mm
Se recalculeaza vitezaw=073ms
3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid
F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg
1 ω1 (1-ω1) __
= + ω1=XFMMF
φam φ 1 φ2
φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s
Se alege w=3ms
d=00164m=164mm
Standardizarea dext =25mm dint=16mm
Se recalculeaza viteza w=318ms
4 Stutul de evacuare rapida
V coloana=Vcil+Vsfera
Consideramcoloana plina cu apa
Pagina 32 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute
Volumul de lichid
Debitul de golire=
Timp de golire
Π dsup3 314middot03sup3
V sfera = = =0014msup3
6 6
Vcilindru=Hcilindru πdsup24
Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He
Hc=2H+r =2middot03+015=075m
He=3H+r =3middot03+015=105m
Ht=(5-1)middot03+075+105=3m
Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m
Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3
4
Vcoloana=019+0014=0204msup3
Debitul de golire=0204600=0000341msup3s
Se alege w=3ms
d=0012m=12mm
Standardizare dext=25mm dint=17mm
Se calculeaza viteza w=29ms
6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare
Se alege w=20ms
d=00657m=657mm
Standardizare dext=76mm dint=66mm
Se recalculeaza viteza w=198ms
44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare
Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul
unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza
debitul
Pagina 33 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT
montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA
Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic
astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit
Reglare compozitiei si debitului de reflux
Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza
prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie
de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul
de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand
constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei
distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux
ramanand constant
Reglarea nivelului lichidului din blaz
Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin
intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care
comanda ventilul situat inainte de refierbator
Reglarea concentratiei de blaz
Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in
comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra
echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in
coloana
Pagina 34 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
CAPITOLUL 5
DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA
51 Bilantul termic al schimbatorului
G2T2rdquo
G1=W=11534 kmolh
G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm
t1rdquo=40ordmC
G2t2rsquo
G2-debitul fluidului de racire
t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC
Calculul debitului de apa de racire
Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula
prin tevi
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)
Q-fluxul termic w
C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd
Temperatura medie a amestecului este
t1rsquo+t1rdquo 1018+40
tm= = =709ordmC
2 2
Temperatura medie a apei
28+38
tm= =33ordmC
2
Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol
W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs
Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd
G1C1(t1rsquo-t1rdquo)
G2= =1295137kgh=359kgs
C2(t2rdquo-t2rsquo)
Pagina 35 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)
Calculul preliminar al fortei motrice
Dtrsquo-Dtrdquo
Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo
Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo
ln
Dtrdquo
52 Predimensionarea schimbatorului de caldura
Q=KA Dtm
K=coeficientul total de transfer de caldura
A=aria suprafetei de transfer termic
Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta
Q 15033323
A= = =969msup2
K Dtm 500middot31
Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane
A=905 L=4000mm De=99mm
n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm
53 Verificarea ariei de transfer termic
a)Alegerea ecuatiei de transfer termic
Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de
caldura
-pentru fluidul ce circula prin tevi
W1 d φ1 4G1
Re= W1=
η1 3600 φ1 π dsup2m
Re1018ordmC=1186129
Re40ordmC=674144
-pentru fluidul ce circula printre tevi
w2 d φ2 4G2 d
Re= =
η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2
Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606
Pagina 36 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim
turbulent)
Criteriul Reynolds
4G1
Re= Re709ordmC=935752
3600πn d η1
Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32
08 04
Nn=0023RemiddotPr
Cp η
Pr=
λ
Cpam709ordmC=415399Jkggrd
ndash4
ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s
λam709ordmC=06702wmgrd
Pr=259
Nn=5057
Nn λ
α1= =10044wmsup2grd
d
c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi
Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)
06 03 η 014
Nn=Cre Pr
Ηp
-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma
06
C=116 d echin Dn-nsup2dsup2
dechin= =0057
Dn+nmiddotd
C=0209
Pagina 37 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4 G2d
Re= =7511914
3600π(Dsup2-ndsup2)η2
ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots
λh2o33ordmC=066wmgrd
Pr=496 -014
Nn=14336(ηp)
Nn λ2 -014
α2= =24899(ηp)
d
d)Calculul coeficientului total de transfer termic
Se utilizeaza ecuatia VIII9
1
K=
1 δp 1 1
+ +sum +
α1 λp i=1 αci α2
α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd
δ-grosimea peretelui tevii m
λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd
αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam
Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este
r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1
Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua
fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua
fete ale peretelui (tevii) tp1tp2
tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din
egalitatile
tp1 fluxului termic unitar prin cele trei
straturi
Tp2 tm2
Pagina 38 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)
tp1=293+095tp2
-014 -33
k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)
Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari
Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)
Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC
ηp=000118cp
1
K= =57315wmsup2grd
-5 1
+000055+43middot 10 +
10044 6399043
e)Calculul fortei motrice
Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se
recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)
DTmrsquo=FDtm
F-factor de corectie(Flt1)
In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)
t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo
P= =0156 R= =618
t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo
-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie
F=095
Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC
f)Determinarea suprafetei de transfer termic
Q
A= = 89msup2
KmiddotDtrsquom
Amc=89msup2ltAdisp=969msup2
Schimbatorul are o rezerva de 88
Calculul mecanic sumar si hidrodinamic
a)Calculul mecanic sumar
Pagina 39 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Dimensionarea stuturilor
G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv
d=
πw
G1trdquo1(2)
G2t2rdquo
(1)Stut de intrare amestec
G1=w=210841kgh=05856kgs
1 ω1 ω2
= +
φam φ1 φ2
1 0025 0974
La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3
φam 71693 95935
La 40ordmC φam=98754kgmsup3
05856
G1= =0000614msup3s(1018ordmC)
95225
05856
G1= =0000592msup3s(40ordmC)
98754
W=3ms
4middot0000614
d1= = 0016m
314middot3
Standardizare dext=25mm dint=16mm
Viteza recalculata w=305ms
(2)Stut de iesire amestec
d2= 4middot0000592
Pagina 40 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
314middot3 =00158m
Standardizare dext=25mm dint =16mm
Viteza recalculata w=294ms
(3) Stut de intrare apa
G2= 1295137kgh=359kgs
359
G2= =0003604msup3s (28ordmC)
99607
359
G2= =000361msup3s(38ordmC)
99419
d3= 4middot0003604 =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=301ms
Stut de iesire apa
4middot000361
D4= =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=302ms
Stut de aerisire
dext=32mm dint=25mm
Greutatea schimbatorului in functionare
Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace
Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi
Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg
4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3
Pagina 41 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Vcapace= = = = 001413msup3
3 6 6
Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg
πdsup2 intmiddotL
Vteava=πRsup2L= =000362msup3
4
Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg
V=Vmanta-Vtevi=01919msup3
Mapa=1413+72596+19191=27863kg
Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori
Mstut=10kg
Mcapace=Vmiddotφotel=911kg
dextmantasup3-dintmantasup3
V=34π =000116msup3
8
Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg
Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3
Mpereti despartitori=3kg
Mtevi =14197kg
V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3
Mplaci tubulare =2862kg
Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3
Mmetal=31259kg
G=mapa+mmetal=59122kg
G=59122middot981=579KN
Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600
B=255C=450K=25L2=625)
Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)
Caderea de presiune prin frecare(Dpf)
Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ
Pagina 42 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η 12110
Sc= = ndash7 =088
φD 07301874510
Viteza gazului raportata la sectiunea coloanei
4Gv 4middot24408
W= = =0959ms
3600∙πdcsup2 3600middot314middot03sup2
095middot003546middot0730
Re= ndash5 =203235
121middot10
981(003546)sup3middot0730sup2 ndash5
Ga= ndash5 sup2 = 1592middot10
121middot10
Sh=480082
Sh∙D
Kg= =9136179mh
Hst
1 273
Kg= 9136170∙ ∙ =29762 kmolmsup2middothmiddotDy
224 37412
b)Calculul coeficientului partial de transfer in filmu de lichid
ndash7 T ndash7
D=77middot10 ∙ =3623∙10 msup2s
η(VA⅓ndash Vo⅓)
Ge
We= =001042ms
3600St
We hst φ
Re= =8612215
Pagina 29 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η
Ga=2376310sup1sup2
Sh=1597218683
micro= hst =0681
ht
Sh D
ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx
hst
Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49
1
kg=
m
kg + ke
m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)
dy α
m= = mc =1166 me=7025
dx (1+(α-1)x)sup2
c 1
kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy
1 1166
+
35761 170368837
e 1
kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx
1 7025
+
29762 3029445957
Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale
La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se
determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se
calculeaza cu relatia XIV39
Pagina 30 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Kg St
__ __
AB=BCmiddot Gv
Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este
prezentata in figura IV2
__ __
AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare
__ __
AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare
__ __
X=035 AB=44 BC=03
__ __
X=038 AB=42 BC=028
__ __
X=03 AB=47 BC=032
__ __
X=02 AB=51 BC=034
__ __
X=01 AB=49 BC=033
__ ___
X=05 AB=27 BC=018
__ ___
X=001 AB=17 BC=018
Din figura N2 se obtine
NTR=5
Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare
Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de
Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru
vapori
Π dsup2 stut
Gv=wmiddotA=w
Pagina 31 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4
46v
d=
πw
1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms
400696
d= =0066m=66mm
31420
Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms
2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms
Gv=LxD=234700007=0001642kmols
(GmMc) 0001642243
Gv= = =0000047msup3s
φ 84745
d=00044m=44mm
Standardizarea dext=25mm dint=9mm
Se recalculeaza vitezaw=073ms
3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid
F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg
1 ω1 (1-ω1) __
= + ω1=XFMMF
φam φ 1 φ2
φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s
Se alege w=3ms
d=00164m=164mm
Standardizarea dext =25mm dint=16mm
Se recalculeaza viteza w=318ms
4 Stutul de evacuare rapida
V coloana=Vcil+Vsfera
Consideramcoloana plina cu apa
Pagina 32 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute
Volumul de lichid
Debitul de golire=
Timp de golire
Π dsup3 314middot03sup3
V sfera = = =0014msup3
6 6
Vcilindru=Hcilindru πdsup24
Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He
Hc=2H+r =2middot03+015=075m
He=3H+r =3middot03+015=105m
Ht=(5-1)middot03+075+105=3m
Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m
Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3
4
Vcoloana=019+0014=0204msup3
Debitul de golire=0204600=0000341msup3s
Se alege w=3ms
d=0012m=12mm
Standardizare dext=25mm dint=17mm
Se calculeaza viteza w=29ms
6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare
Se alege w=20ms
d=00657m=657mm
Standardizare dext=76mm dint=66mm
Se recalculeaza viteza w=198ms
44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare
Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul
unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza
debitul
Pagina 33 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT
montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA
Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic
astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit
Reglare compozitiei si debitului de reflux
Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza
prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie
de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul
de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand
constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei
distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux
ramanand constant
Reglarea nivelului lichidului din blaz
Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin
intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care
comanda ventilul situat inainte de refierbator
Reglarea concentratiei de blaz
Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in
comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra
echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in
coloana
Pagina 34 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
CAPITOLUL 5
DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA
51 Bilantul termic al schimbatorului
G2T2rdquo
G1=W=11534 kmolh
G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm
t1rdquo=40ordmC
G2t2rsquo
G2-debitul fluidului de racire
t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC
Calculul debitului de apa de racire
Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula
prin tevi
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)
Q-fluxul termic w
C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd
Temperatura medie a amestecului este
t1rsquo+t1rdquo 1018+40
tm= = =709ordmC
2 2
Temperatura medie a apei
28+38
tm= =33ordmC
2
Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol
W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs
Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd
G1C1(t1rsquo-t1rdquo)
G2= =1295137kgh=359kgs
C2(t2rdquo-t2rsquo)
Pagina 35 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)
Calculul preliminar al fortei motrice
Dtrsquo-Dtrdquo
Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo
Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo
ln
Dtrdquo
52 Predimensionarea schimbatorului de caldura
Q=KA Dtm
K=coeficientul total de transfer de caldura
A=aria suprafetei de transfer termic
Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta
Q 15033323
A= = =969msup2
K Dtm 500middot31
Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane
A=905 L=4000mm De=99mm
n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm
53 Verificarea ariei de transfer termic
a)Alegerea ecuatiei de transfer termic
Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de
caldura
-pentru fluidul ce circula prin tevi
W1 d φ1 4G1
Re= W1=
η1 3600 φ1 π dsup2m
Re1018ordmC=1186129
Re40ordmC=674144
-pentru fluidul ce circula printre tevi
w2 d φ2 4G2 d
Re= =
η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2
Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606
Pagina 36 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim
turbulent)
Criteriul Reynolds
4G1
Re= Re709ordmC=935752
3600πn d η1
Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32
08 04
Nn=0023RemiddotPr
Cp η
Pr=
λ
Cpam709ordmC=415399Jkggrd
ndash4
ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s
λam709ordmC=06702wmgrd
Pr=259
Nn=5057
Nn λ
α1= =10044wmsup2grd
d
c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi
Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)
06 03 η 014
Nn=Cre Pr
Ηp
-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma
06
C=116 d echin Dn-nsup2dsup2
dechin= =0057
Dn+nmiddotd
C=0209
Pagina 37 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4 G2d
Re= =7511914
3600π(Dsup2-ndsup2)η2
ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots
λh2o33ordmC=066wmgrd
Pr=496 -014
Nn=14336(ηp)
Nn λ2 -014
α2= =24899(ηp)
d
d)Calculul coeficientului total de transfer termic
Se utilizeaza ecuatia VIII9
1
K=
1 δp 1 1
+ +sum +
α1 λp i=1 αci α2
α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd
δ-grosimea peretelui tevii m
λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd
αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam
Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este
r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1
Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua
fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua
fete ale peretelui (tevii) tp1tp2
tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din
egalitatile
tp1 fluxului termic unitar prin cele trei
straturi
Tp2 tm2
Pagina 38 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)
tp1=293+095tp2
-014 -33
k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)
Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari
Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)
Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC
ηp=000118cp
1
K= =57315wmsup2grd
-5 1
+000055+43middot 10 +
10044 6399043
e)Calculul fortei motrice
Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se
recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)
DTmrsquo=FDtm
F-factor de corectie(Flt1)
In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)
t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo
P= =0156 R= =618
t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo
-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie
F=095
Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC
f)Determinarea suprafetei de transfer termic
Q
A= = 89msup2
KmiddotDtrsquom
Amc=89msup2ltAdisp=969msup2
Schimbatorul are o rezerva de 88
Calculul mecanic sumar si hidrodinamic
a)Calculul mecanic sumar
Pagina 39 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Dimensionarea stuturilor
G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv
d=
πw
G1trdquo1(2)
G2t2rdquo
(1)Stut de intrare amestec
G1=w=210841kgh=05856kgs
1 ω1 ω2
= +
φam φ1 φ2
1 0025 0974
La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3
φam 71693 95935
La 40ordmC φam=98754kgmsup3
05856
G1= =0000614msup3s(1018ordmC)
95225
05856
G1= =0000592msup3s(40ordmC)
98754
W=3ms
4middot0000614
d1= = 0016m
314middot3
Standardizare dext=25mm dint=16mm
Viteza recalculata w=305ms
(2)Stut de iesire amestec
d2= 4middot0000592
Pagina 40 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
314middot3 =00158m
Standardizare dext=25mm dint =16mm
Viteza recalculata w=294ms
(3) Stut de intrare apa
G2= 1295137kgh=359kgs
359
G2= =0003604msup3s (28ordmC)
99607
359
G2= =000361msup3s(38ordmC)
99419
d3= 4middot0003604 =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=301ms
Stut de iesire apa
4middot000361
D4= =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=302ms
Stut de aerisire
dext=32mm dint=25mm
Greutatea schimbatorului in functionare
Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace
Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi
Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg
4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3
Pagina 41 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Vcapace= = = = 001413msup3
3 6 6
Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg
πdsup2 intmiddotL
Vteava=πRsup2L= =000362msup3
4
Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg
V=Vmanta-Vtevi=01919msup3
Mapa=1413+72596+19191=27863kg
Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori
Mstut=10kg
Mcapace=Vmiddotφotel=911kg
dextmantasup3-dintmantasup3
V=34π =000116msup3
8
Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg
Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3
Mpereti despartitori=3kg
Mtevi =14197kg
V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3
Mplaci tubulare =2862kg
Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3
Mmetal=31259kg
G=mapa+mmetal=59122kg
G=59122middot981=579KN
Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600
B=255C=450K=25L2=625)
Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)
Caderea de presiune prin frecare(Dpf)
Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ
Pagina 42 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
η
Ga=2376310sup1sup2
Sh=1597218683
micro= hst =0681
ht
Sh D
ke= =587484mh ke=3029445957 kmolmsup2middothmiddotDx
hst
Coeficientul total de transfer de masa kg se calculeaza cu relatia XII49
1
kg=
m
kg + ke
m este panta curbei de echilibru calculata din relatia lui Fenske(XII29)
dy α
m= = mc =1166 me=7025
dx (1+(α-1)x)sup2
c 1
kg = =2873 kmolmsup2middothmiddotDy
1 1166
+
35761 170368837
e 1
kg = =29558kmolmsup2middothmiddotDx
1 7025
+
29762 3029445957
Determinarea grafica si analitica a numarului de talere reale
La coloana cu talere contactul intre faze are loc pe talereNumarul de talere reale se
determina ducand linia in trepte intre dreapta de operatie si curba cinetica ale carei puncte se
calculeaza cu relatia XIV39
Pagina 30 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Kg St
__ __
AB=BCmiddot Gv
Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este
prezentata in figura IV2
__ __
AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare
__ __
AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare
__ __
X=035 AB=44 BC=03
__ __
X=038 AB=42 BC=028
__ __
X=03 AB=47 BC=032
__ __
X=02 AB=51 BC=034
__ __
X=01 AB=49 BC=033
__ ___
X=05 AB=27 BC=018
__ ___
X=001 AB=17 BC=018
Din figura N2 se obtine
NTR=5
Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare
Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de
Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru
vapori
Π dsup2 stut
Gv=wmiddotA=w
Pagina 31 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4
46v
d=
πw
1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms
400696
d= =0066m=66mm
31420
Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms
2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms
Gv=LxD=234700007=0001642kmols
(GmMc) 0001642243
Gv= = =0000047msup3s
φ 84745
d=00044m=44mm
Standardizarea dext=25mm dint=9mm
Se recalculeaza vitezaw=073ms
3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid
F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg
1 ω1 (1-ω1) __
= + ω1=XFMMF
φam φ 1 φ2
φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s
Se alege w=3ms
d=00164m=164mm
Standardizarea dext =25mm dint=16mm
Se recalculeaza viteza w=318ms
4 Stutul de evacuare rapida
V coloana=Vcil+Vsfera
Consideramcoloana plina cu apa
Pagina 32 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute
Volumul de lichid
Debitul de golire=
Timp de golire
Π dsup3 314middot03sup3
V sfera = = =0014msup3
6 6
Vcilindru=Hcilindru πdsup24
Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He
Hc=2H+r =2middot03+015=075m
He=3H+r =3middot03+015=105m
Ht=(5-1)middot03+075+105=3m
Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m
Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3
4
Vcoloana=019+0014=0204msup3
Debitul de golire=0204600=0000341msup3s
Se alege w=3ms
d=0012m=12mm
Standardizare dext=25mm dint=17mm
Se calculeaza viteza w=29ms
6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare
Se alege w=20ms
d=00657m=657mm
Standardizare dext=76mm dint=66mm
Se recalculeaza viteza w=198ms
44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare
Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul
unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza
debitul
Pagina 33 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT
montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA
Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic
astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit
Reglare compozitiei si debitului de reflux
Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza
prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie
de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul
de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand
constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei
distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux
ramanand constant
Reglarea nivelului lichidului din blaz
Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin
intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care
comanda ventilul situat inainte de refierbator
Reglarea concentratiei de blaz
Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in
comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra
echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in
coloana
Pagina 34 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
CAPITOLUL 5
DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA
51 Bilantul termic al schimbatorului
G2T2rdquo
G1=W=11534 kmolh
G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm
t1rdquo=40ordmC
G2t2rsquo
G2-debitul fluidului de racire
t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC
Calculul debitului de apa de racire
Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula
prin tevi
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)
Q-fluxul termic w
C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd
Temperatura medie a amestecului este
t1rsquo+t1rdquo 1018+40
tm= = =709ordmC
2 2
Temperatura medie a apei
28+38
tm= =33ordmC
2
Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol
W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs
Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd
G1C1(t1rsquo-t1rdquo)
G2= =1295137kgh=359kgs
C2(t2rdquo-t2rsquo)
Pagina 35 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)
Calculul preliminar al fortei motrice
Dtrsquo-Dtrdquo
Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo
Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo
ln
Dtrdquo
52 Predimensionarea schimbatorului de caldura
Q=KA Dtm
K=coeficientul total de transfer de caldura
A=aria suprafetei de transfer termic
Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta
Q 15033323
A= = =969msup2
K Dtm 500middot31
Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane
A=905 L=4000mm De=99mm
n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm
53 Verificarea ariei de transfer termic
a)Alegerea ecuatiei de transfer termic
Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de
caldura
-pentru fluidul ce circula prin tevi
W1 d φ1 4G1
Re= W1=
η1 3600 φ1 π dsup2m
Re1018ordmC=1186129
Re40ordmC=674144
-pentru fluidul ce circula printre tevi
w2 d φ2 4G2 d
Re= =
η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2
Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606
Pagina 36 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim
turbulent)
Criteriul Reynolds
4G1
Re= Re709ordmC=935752
3600πn d η1
Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32
08 04
Nn=0023RemiddotPr
Cp η
Pr=
λ
Cpam709ordmC=415399Jkggrd
ndash4
ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s
λam709ordmC=06702wmgrd
Pr=259
Nn=5057
Nn λ
α1= =10044wmsup2grd
d
c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi
Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)
06 03 η 014
Nn=Cre Pr
Ηp
-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma
06
C=116 d echin Dn-nsup2dsup2
dechin= =0057
Dn+nmiddotd
C=0209
Pagina 37 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4 G2d
Re= =7511914
3600π(Dsup2-ndsup2)η2
ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots
λh2o33ordmC=066wmgrd
Pr=496 -014
Nn=14336(ηp)
Nn λ2 -014
α2= =24899(ηp)
d
d)Calculul coeficientului total de transfer termic
Se utilizeaza ecuatia VIII9
1
K=
1 δp 1 1
+ +sum +
α1 λp i=1 αci α2
α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd
δ-grosimea peretelui tevii m
λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd
αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam
Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este
r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1
Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua
fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua
fete ale peretelui (tevii) tp1tp2
tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din
egalitatile
tp1 fluxului termic unitar prin cele trei
straturi
Tp2 tm2
Pagina 38 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)
tp1=293+095tp2
-014 -33
k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)
Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari
Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)
Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC
ηp=000118cp
1
K= =57315wmsup2grd
-5 1
+000055+43middot 10 +
10044 6399043
e)Calculul fortei motrice
Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se
recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)
DTmrsquo=FDtm
F-factor de corectie(Flt1)
In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)
t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo
P= =0156 R= =618
t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo
-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie
F=095
Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC
f)Determinarea suprafetei de transfer termic
Q
A= = 89msup2
KmiddotDtrsquom
Amc=89msup2ltAdisp=969msup2
Schimbatorul are o rezerva de 88
Calculul mecanic sumar si hidrodinamic
a)Calculul mecanic sumar
Pagina 39 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Dimensionarea stuturilor
G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv
d=
πw
G1trdquo1(2)
G2t2rdquo
(1)Stut de intrare amestec
G1=w=210841kgh=05856kgs
1 ω1 ω2
= +
φam φ1 φ2
1 0025 0974
La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3
φam 71693 95935
La 40ordmC φam=98754kgmsup3
05856
G1= =0000614msup3s(1018ordmC)
95225
05856
G1= =0000592msup3s(40ordmC)
98754
W=3ms
4middot0000614
d1= = 0016m
314middot3
Standardizare dext=25mm dint=16mm
Viteza recalculata w=305ms
(2)Stut de iesire amestec
d2= 4middot0000592
Pagina 40 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
314middot3 =00158m
Standardizare dext=25mm dint =16mm
Viteza recalculata w=294ms
(3) Stut de intrare apa
G2= 1295137kgh=359kgs
359
G2= =0003604msup3s (28ordmC)
99607
359
G2= =000361msup3s(38ordmC)
99419
d3= 4middot0003604 =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=301ms
Stut de iesire apa
4middot000361
D4= =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=302ms
Stut de aerisire
dext=32mm dint=25mm
Greutatea schimbatorului in functionare
Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace
Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi
Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg
4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3
Pagina 41 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Vcapace= = = = 001413msup3
3 6 6
Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg
πdsup2 intmiddotL
Vteava=πRsup2L= =000362msup3
4
Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg
V=Vmanta-Vtevi=01919msup3
Mapa=1413+72596+19191=27863kg
Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori
Mstut=10kg
Mcapace=Vmiddotφotel=911kg
dextmantasup3-dintmantasup3
V=34π =000116msup3
8
Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg
Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3
Mpereti despartitori=3kg
Mtevi =14197kg
V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3
Mplaci tubulare =2862kg
Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3
Mmetal=31259kg
G=mapa+mmetal=59122kg
G=59122middot981=579KN
Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600
B=255C=450K=25L2=625)
Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)
Caderea de presiune prin frecare(Dpf)
Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ
Pagina 42 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Kg St
__ __
AB=BCmiddot Gv
Modul de determinare a numarului de talere reale si notarea segmentelor este
prezentata in figura IV2
__ __
AB=BC∙1466 pentru zona de concentrare
__ __
AB=BCmiddot934 pentru zona de epuizare
__ __
X=035 AB=44 BC=03
__ __
X=038 AB=42 BC=028
__ __
X=03 AB=47 BC=032
__ __
X=02 AB=51 BC=034
__ __
X=01 AB=49 BC=033
__ ___
X=05 AB=27 BC=018
__ ___
X=001 AB=17 BC=018
Din figura N2 se obtine
NTR=5
Calculul mecanic sumar al coloanei de rectificare
Diametrul stuturilor se calculeaza considerand viteza de
Circulatie prin acestea ca avand valoarea 1divide5ms pentru lichide si 10divide30ms pentru
vapori
Π dsup2 stut
Gv=wmiddotA=w
Pagina 31 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4
46v
d=
πw
1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms
400696
d= =0066m=66mm
31420
Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms
2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms
Gv=LxD=234700007=0001642kmols
(GmMc) 0001642243
Gv= = =0000047msup3s
φ 84745
d=00044m=44mm
Standardizarea dext=25mm dint=9mm
Se recalculeaza vitezaw=073ms
3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid
F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg
1 ω1 (1-ω1) __
= + ω1=XFMMF
φam φ 1 φ2
φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s
Se alege w=3ms
d=00164m=164mm
Standardizarea dext =25mm dint=16mm
Se recalculeaza viteza w=318ms
4 Stutul de evacuare rapida
V coloana=Vcil+Vsfera
Consideramcoloana plina cu apa
Pagina 32 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute
Volumul de lichid
Debitul de golire=
Timp de golire
Π dsup3 314middot03sup3
V sfera = = =0014msup3
6 6
Vcilindru=Hcilindru πdsup24
Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He
Hc=2H+r =2middot03+015=075m
He=3H+r =3middot03+015=105m
Ht=(5-1)middot03+075+105=3m
Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m
Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3
4
Vcoloana=019+0014=0204msup3
Debitul de golire=0204600=0000341msup3s
Se alege w=3ms
d=0012m=12mm
Standardizare dext=25mm dint=17mm
Se calculeaza viteza w=29ms
6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare
Se alege w=20ms
d=00657m=657mm
Standardizare dext=76mm dint=66mm
Se recalculeaza viteza w=198ms
44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare
Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul
unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza
debitul
Pagina 33 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT
montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA
Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic
astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit
Reglare compozitiei si debitului de reflux
Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza
prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie
de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul
de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand
constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei
distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux
ramanand constant
Reglarea nivelului lichidului din blaz
Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin
intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care
comanda ventilul situat inainte de refierbator
Reglarea concentratiei de blaz
Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in
comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra
echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in
coloana
Pagina 34 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
CAPITOLUL 5
DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA
51 Bilantul termic al schimbatorului
G2T2rdquo
G1=W=11534 kmolh
G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm
t1rdquo=40ordmC
G2t2rsquo
G2-debitul fluidului de racire
t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC
Calculul debitului de apa de racire
Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula
prin tevi
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)
Q-fluxul termic w
C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd
Temperatura medie a amestecului este
t1rsquo+t1rdquo 1018+40
tm= = =709ordmC
2 2
Temperatura medie a apei
28+38
tm= =33ordmC
2
Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol
W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs
Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd
G1C1(t1rsquo-t1rdquo)
G2= =1295137kgh=359kgs
C2(t2rdquo-t2rsquo)
Pagina 35 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)
Calculul preliminar al fortei motrice
Dtrsquo-Dtrdquo
Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo
Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo
ln
Dtrdquo
52 Predimensionarea schimbatorului de caldura
Q=KA Dtm
K=coeficientul total de transfer de caldura
A=aria suprafetei de transfer termic
Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta
Q 15033323
A= = =969msup2
K Dtm 500middot31
Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane
A=905 L=4000mm De=99mm
n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm
53 Verificarea ariei de transfer termic
a)Alegerea ecuatiei de transfer termic
Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de
caldura
-pentru fluidul ce circula prin tevi
W1 d φ1 4G1
Re= W1=
η1 3600 φ1 π dsup2m
Re1018ordmC=1186129
Re40ordmC=674144
-pentru fluidul ce circula printre tevi
w2 d φ2 4G2 d
Re= =
η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2
Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606
Pagina 36 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim
turbulent)
Criteriul Reynolds
4G1
Re= Re709ordmC=935752
3600πn d η1
Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32
08 04
Nn=0023RemiddotPr
Cp η
Pr=
λ
Cpam709ordmC=415399Jkggrd
ndash4
ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s
λam709ordmC=06702wmgrd
Pr=259
Nn=5057
Nn λ
α1= =10044wmsup2grd
d
c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi
Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)
06 03 η 014
Nn=Cre Pr
Ηp
-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma
06
C=116 d echin Dn-nsup2dsup2
dechin= =0057
Dn+nmiddotd
C=0209
Pagina 37 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4 G2d
Re= =7511914
3600π(Dsup2-ndsup2)η2
ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots
λh2o33ordmC=066wmgrd
Pr=496 -014
Nn=14336(ηp)
Nn λ2 -014
α2= =24899(ηp)
d
d)Calculul coeficientului total de transfer termic
Se utilizeaza ecuatia VIII9
1
K=
1 δp 1 1
+ +sum +
α1 λp i=1 αci α2
α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd
δ-grosimea peretelui tevii m
λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd
αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam
Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este
r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1
Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua
fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua
fete ale peretelui (tevii) tp1tp2
tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din
egalitatile
tp1 fluxului termic unitar prin cele trei
straturi
Tp2 tm2
Pagina 38 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)
tp1=293+095tp2
-014 -33
k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)
Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari
Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)
Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC
ηp=000118cp
1
K= =57315wmsup2grd
-5 1
+000055+43middot 10 +
10044 6399043
e)Calculul fortei motrice
Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se
recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)
DTmrsquo=FDtm
F-factor de corectie(Flt1)
In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)
t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo
P= =0156 R= =618
t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo
-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie
F=095
Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC
f)Determinarea suprafetei de transfer termic
Q
A= = 89msup2
KmiddotDtrsquom
Amc=89msup2ltAdisp=969msup2
Schimbatorul are o rezerva de 88
Calculul mecanic sumar si hidrodinamic
a)Calculul mecanic sumar
Pagina 39 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Dimensionarea stuturilor
G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv
d=
πw
G1trdquo1(2)
G2t2rdquo
(1)Stut de intrare amestec
G1=w=210841kgh=05856kgs
1 ω1 ω2
= +
φam φ1 φ2
1 0025 0974
La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3
φam 71693 95935
La 40ordmC φam=98754kgmsup3
05856
G1= =0000614msup3s(1018ordmC)
95225
05856
G1= =0000592msup3s(40ordmC)
98754
W=3ms
4middot0000614
d1= = 0016m
314middot3
Standardizare dext=25mm dint=16mm
Viteza recalculata w=305ms
(2)Stut de iesire amestec
d2= 4middot0000592
Pagina 40 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
314middot3 =00158m
Standardizare dext=25mm dint =16mm
Viteza recalculata w=294ms
(3) Stut de intrare apa
G2= 1295137kgh=359kgs
359
G2= =0003604msup3s (28ordmC)
99607
359
G2= =000361msup3s(38ordmC)
99419
d3= 4middot0003604 =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=301ms
Stut de iesire apa
4middot000361
D4= =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=302ms
Stut de aerisire
dext=32mm dint=25mm
Greutatea schimbatorului in functionare
Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace
Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi
Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg
4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3
Pagina 41 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Vcapace= = = = 001413msup3
3 6 6
Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg
πdsup2 intmiddotL
Vteava=πRsup2L= =000362msup3
4
Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg
V=Vmanta-Vtevi=01919msup3
Mapa=1413+72596+19191=27863kg
Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori
Mstut=10kg
Mcapace=Vmiddotφotel=911kg
dextmantasup3-dintmantasup3
V=34π =000116msup3
8
Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg
Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3
Mpereti despartitori=3kg
Mtevi =14197kg
V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3
Mplaci tubulare =2862kg
Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3
Mmetal=31259kg
G=mapa+mmetal=59122kg
G=59122middot981=579KN
Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600
B=255C=450K=25L2=625)
Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)
Caderea de presiune prin frecare(Dpf)
Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ
Pagina 42 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4
46v
d=
πw
1Stutul de evacuare debit de vapori din zona de concentrare Alegem w=20ms
400696
d= =0066m=66mm
31420
Standardizarea dext=76mm dint=2035ms Se recalculeaza w=2035ms
2Alimentarea cu reflux (debit de lichid din zona de concentrare) Se alege w=3ms
Gv=LxD=234700007=0001642kmols
(GmMc) 0001642243
Gv= = =0000047msup3s
φ 84745
d=00044m=44mm
Standardizarea dext=25mm dint=9mm
Se recalculeaza vitezaw=073ms
3Stutul de alimentare a coloanei cu lichid
F=11786 kmolh=00327kmols=2183972kg
1 ω1 (1-ω1) __
= + ω1=XFMMF
φam φ 1 φ2
φam=94646kgmsup3 Gv=2307 msup3s
Se alege w=3ms
d=00164m=164mm
Standardizarea dext =25mm dint=16mm
Se recalculeaza viteza w=318ms
4 Stutul de evacuare rapida
V coloana=Vcil+Vsfera
Consideramcoloana plina cu apa
Pagina 32 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute
Volumul de lichid
Debitul de golire=
Timp de golire
Π dsup3 314middot03sup3
V sfera = = =0014msup3
6 6
Vcilindru=Hcilindru πdsup24
Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He
Hc=2H+r =2middot03+015=075m
He=3H+r =3middot03+015=105m
Ht=(5-1)middot03+075+105=3m
Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m
Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3
4
Vcoloana=019+0014=0204msup3
Debitul de golire=0204600=0000341msup3s
Se alege w=3ms
d=0012m=12mm
Standardizare dext=25mm dint=17mm
Se calculeaza viteza w=29ms
6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare
Se alege w=20ms
d=00657m=657mm
Standardizare dext=76mm dint=66mm
Se recalculeaza viteza w=198ms
44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare
Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul
unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza
debitul
Pagina 33 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT
montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA
Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic
astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit
Reglare compozitiei si debitului de reflux
Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza
prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie
de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul
de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand
constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei
distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux
ramanand constant
Reglarea nivelului lichidului din blaz
Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin
intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care
comanda ventilul situat inainte de refierbator
Reglarea concentratiei de blaz
Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in
comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra
echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in
coloana
Pagina 34 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
CAPITOLUL 5
DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA
51 Bilantul termic al schimbatorului
G2T2rdquo
G1=W=11534 kmolh
G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm
t1rdquo=40ordmC
G2t2rsquo
G2-debitul fluidului de racire
t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC
Calculul debitului de apa de racire
Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula
prin tevi
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)
Q-fluxul termic w
C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd
Temperatura medie a amestecului este
t1rsquo+t1rdquo 1018+40
tm= = =709ordmC
2 2
Temperatura medie a apei
28+38
tm= =33ordmC
2
Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol
W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs
Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd
G1C1(t1rsquo-t1rdquo)
G2= =1295137kgh=359kgs
C2(t2rdquo-t2rsquo)
Pagina 35 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)
Calculul preliminar al fortei motrice
Dtrsquo-Dtrdquo
Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo
Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo
ln
Dtrdquo
52 Predimensionarea schimbatorului de caldura
Q=KA Dtm
K=coeficientul total de transfer de caldura
A=aria suprafetei de transfer termic
Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta
Q 15033323
A= = =969msup2
K Dtm 500middot31
Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane
A=905 L=4000mm De=99mm
n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm
53 Verificarea ariei de transfer termic
a)Alegerea ecuatiei de transfer termic
Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de
caldura
-pentru fluidul ce circula prin tevi
W1 d φ1 4G1
Re= W1=
η1 3600 φ1 π dsup2m
Re1018ordmC=1186129
Re40ordmC=674144
-pentru fluidul ce circula printre tevi
w2 d φ2 4G2 d
Re= =
η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2
Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606
Pagina 36 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim
turbulent)
Criteriul Reynolds
4G1
Re= Re709ordmC=935752
3600πn d η1
Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32
08 04
Nn=0023RemiddotPr
Cp η
Pr=
λ
Cpam709ordmC=415399Jkggrd
ndash4
ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s
λam709ordmC=06702wmgrd
Pr=259
Nn=5057
Nn λ
α1= =10044wmsup2grd
d
c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi
Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)
06 03 η 014
Nn=Cre Pr
Ηp
-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma
06
C=116 d echin Dn-nsup2dsup2
dechin= =0057
Dn+nmiddotd
C=0209
Pagina 37 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4 G2d
Re= =7511914
3600π(Dsup2-ndsup2)η2
ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots
λh2o33ordmC=066wmgrd
Pr=496 -014
Nn=14336(ηp)
Nn λ2 -014
α2= =24899(ηp)
d
d)Calculul coeficientului total de transfer termic
Se utilizeaza ecuatia VIII9
1
K=
1 δp 1 1
+ +sum +
α1 λp i=1 αci α2
α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd
δ-grosimea peretelui tevii m
λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd
αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam
Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este
r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1
Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua
fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua
fete ale peretelui (tevii) tp1tp2
tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din
egalitatile
tp1 fluxului termic unitar prin cele trei
straturi
Tp2 tm2
Pagina 38 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)
tp1=293+095tp2
-014 -33
k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)
Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari
Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)
Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC
ηp=000118cp
1
K= =57315wmsup2grd
-5 1
+000055+43middot 10 +
10044 6399043
e)Calculul fortei motrice
Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se
recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)
DTmrsquo=FDtm
F-factor de corectie(Flt1)
In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)
t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo
P= =0156 R= =618
t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo
-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie
F=095
Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC
f)Determinarea suprafetei de transfer termic
Q
A= = 89msup2
KmiddotDtrsquom
Amc=89msup2ltAdisp=969msup2
Schimbatorul are o rezerva de 88
Calculul mecanic sumar si hidrodinamic
a)Calculul mecanic sumar
Pagina 39 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Dimensionarea stuturilor
G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv
d=
πw
G1trdquo1(2)
G2t2rdquo
(1)Stut de intrare amestec
G1=w=210841kgh=05856kgs
1 ω1 ω2
= +
φam φ1 φ2
1 0025 0974
La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3
φam 71693 95935
La 40ordmC φam=98754kgmsup3
05856
G1= =0000614msup3s(1018ordmC)
95225
05856
G1= =0000592msup3s(40ordmC)
98754
W=3ms
4middot0000614
d1= = 0016m
314middot3
Standardizare dext=25mm dint=16mm
Viteza recalculata w=305ms
(2)Stut de iesire amestec
d2= 4middot0000592
Pagina 40 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
314middot3 =00158m
Standardizare dext=25mm dint =16mm
Viteza recalculata w=294ms
(3) Stut de intrare apa
G2= 1295137kgh=359kgs
359
G2= =0003604msup3s (28ordmC)
99607
359
G2= =000361msup3s(38ordmC)
99419
d3= 4middot0003604 =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=301ms
Stut de iesire apa
4middot000361
D4= =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=302ms
Stut de aerisire
dext=32mm dint=25mm
Greutatea schimbatorului in functionare
Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace
Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi
Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg
4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3
Pagina 41 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Vcapace= = = = 001413msup3
3 6 6
Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg
πdsup2 intmiddotL
Vteava=πRsup2L= =000362msup3
4
Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg
V=Vmanta-Vtevi=01919msup3
Mapa=1413+72596+19191=27863kg
Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori
Mstut=10kg
Mcapace=Vmiddotφotel=911kg
dextmantasup3-dintmantasup3
V=34π =000116msup3
8
Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg
Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3
Mpereti despartitori=3kg
Mtevi =14197kg
V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3
Mplaci tubulare =2862kg
Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3
Mmetal=31259kg
G=mapa+mmetal=59122kg
G=59122middot981=579KN
Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600
B=255C=450K=25L2=625)
Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)
Caderea de presiune prin frecare(Dpf)
Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ
Pagina 42 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Consideram ca trebuie sa golim coloana in 10 minute
Volumul de lichid
Debitul de golire=
Timp de golire
Π dsup3 314middot03sup3
V sfera = = =0014msup3
6 6
Vcilindru=Hcilindru πdsup24
Ht coloana=(NTR-1)H+Hc+He
Hc=2H+r =2middot03+015=075m
He=3H+r =3middot03+015=105m
Ht=(5-1)middot03+075+105=3m
Hcilindru=Ht-2r =3-2middot015=27m
Vcilindru=27middot314middot03sup2 =019msup3
4
Vcoloana=019+0014=0204msup3
Debitul de golire=0204600=0000341msup3s
Se alege w=3ms
d=0012m=12mm
Standardizare dext=25mm dint=17mm
Se calculeaza viteza w=29ms
6Stut de evacuare lichid din zona de epuizare
Se alege w=20ms
d=00657m=657mm
Standardizare dext=76mm dint=66mm
Se recalculeaza viteza w=198ms
44 Elemente de autometizare Reglarea debitului de alimentare
Semnalul de la traductorul de debit Ft se analizeaza pe calculator si prin intermediul
unei comenzi de debit provenita de la acesta asupra unui ventil de reglare se regleaza
debitul
Pagina 33 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT
montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA
Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic
astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit
Reglare compozitiei si debitului de reflux
Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza
prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie
de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul
de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand
constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei
distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux
ramanand constant
Reglarea nivelului lichidului din blaz
Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin
intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care
comanda ventilul situat inainte de refierbator
Reglarea concentratiei de blaz
Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in
comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra
echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in
coloana
Pagina 34 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
CAPITOLUL 5
DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA
51 Bilantul termic al schimbatorului
G2T2rdquo
G1=W=11534 kmolh
G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm
t1rdquo=40ordmC
G2t2rsquo
G2-debitul fluidului de racire
t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC
Calculul debitului de apa de racire
Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula
prin tevi
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)
Q-fluxul termic w
C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd
Temperatura medie a amestecului este
t1rsquo+t1rdquo 1018+40
tm= = =709ordmC
2 2
Temperatura medie a apei
28+38
tm= =33ordmC
2
Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol
W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs
Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd
G1C1(t1rsquo-t1rdquo)
G2= =1295137kgh=359kgs
C2(t2rdquo-t2rsquo)
Pagina 35 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)
Calculul preliminar al fortei motrice
Dtrsquo-Dtrdquo
Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo
Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo
ln
Dtrdquo
52 Predimensionarea schimbatorului de caldura
Q=KA Dtm
K=coeficientul total de transfer de caldura
A=aria suprafetei de transfer termic
Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta
Q 15033323
A= = =969msup2
K Dtm 500middot31
Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane
A=905 L=4000mm De=99mm
n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm
53 Verificarea ariei de transfer termic
a)Alegerea ecuatiei de transfer termic
Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de
caldura
-pentru fluidul ce circula prin tevi
W1 d φ1 4G1
Re= W1=
η1 3600 φ1 π dsup2m
Re1018ordmC=1186129
Re40ordmC=674144
-pentru fluidul ce circula printre tevi
w2 d φ2 4G2 d
Re= =
η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2
Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606
Pagina 36 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim
turbulent)
Criteriul Reynolds
4G1
Re= Re709ordmC=935752
3600πn d η1
Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32
08 04
Nn=0023RemiddotPr
Cp η
Pr=
λ
Cpam709ordmC=415399Jkggrd
ndash4
ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s
λam709ordmC=06702wmgrd
Pr=259
Nn=5057
Nn λ
α1= =10044wmsup2grd
d
c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi
Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)
06 03 η 014
Nn=Cre Pr
Ηp
-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma
06
C=116 d echin Dn-nsup2dsup2
dechin= =0057
Dn+nmiddotd
C=0209
Pagina 37 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4 G2d
Re= =7511914
3600π(Dsup2-ndsup2)η2
ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots
λh2o33ordmC=066wmgrd
Pr=496 -014
Nn=14336(ηp)
Nn λ2 -014
α2= =24899(ηp)
d
d)Calculul coeficientului total de transfer termic
Se utilizeaza ecuatia VIII9
1
K=
1 δp 1 1
+ +sum +
α1 λp i=1 αci α2
α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd
δ-grosimea peretelui tevii m
λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd
αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam
Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este
r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1
Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua
fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua
fete ale peretelui (tevii) tp1tp2
tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din
egalitatile
tp1 fluxului termic unitar prin cele trei
straturi
Tp2 tm2
Pagina 38 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)
tp1=293+095tp2
-014 -33
k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)
Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari
Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)
Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC
ηp=000118cp
1
K= =57315wmsup2grd
-5 1
+000055+43middot 10 +
10044 6399043
e)Calculul fortei motrice
Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se
recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)
DTmrsquo=FDtm
F-factor de corectie(Flt1)
In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)
t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo
P= =0156 R= =618
t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo
-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie
F=095
Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC
f)Determinarea suprafetei de transfer termic
Q
A= = 89msup2
KmiddotDtrsquom
Amc=89msup2ltAdisp=969msup2
Schimbatorul are o rezerva de 88
Calculul mecanic sumar si hidrodinamic
a)Calculul mecanic sumar
Pagina 39 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Dimensionarea stuturilor
G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv
d=
πw
G1trdquo1(2)
G2t2rdquo
(1)Stut de intrare amestec
G1=w=210841kgh=05856kgs
1 ω1 ω2
= +
φam φ1 φ2
1 0025 0974
La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3
φam 71693 95935
La 40ordmC φam=98754kgmsup3
05856
G1= =0000614msup3s(1018ordmC)
95225
05856
G1= =0000592msup3s(40ordmC)
98754
W=3ms
4middot0000614
d1= = 0016m
314middot3
Standardizare dext=25mm dint=16mm
Viteza recalculata w=305ms
(2)Stut de iesire amestec
d2= 4middot0000592
Pagina 40 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
314middot3 =00158m
Standardizare dext=25mm dint =16mm
Viteza recalculata w=294ms
(3) Stut de intrare apa
G2= 1295137kgh=359kgs
359
G2= =0003604msup3s (28ordmC)
99607
359
G2= =000361msup3s(38ordmC)
99419
d3= 4middot0003604 =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=301ms
Stut de iesire apa
4middot000361
D4= =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=302ms
Stut de aerisire
dext=32mm dint=25mm
Greutatea schimbatorului in functionare
Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace
Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi
Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg
4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3
Pagina 41 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Vcapace= = = = 001413msup3
3 6 6
Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg
πdsup2 intmiddotL
Vteava=πRsup2L= =000362msup3
4
Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg
V=Vmanta-Vtevi=01919msup3
Mapa=1413+72596+19191=27863kg
Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori
Mstut=10kg
Mcapace=Vmiddotφotel=911kg
dextmantasup3-dintmantasup3
V=34π =000116msup3
8
Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg
Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3
Mpereti despartitori=3kg
Mtevi =14197kg
V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3
Mplaci tubulare =2862kg
Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3
Mmetal=31259kg
G=mapa+mmetal=59122kg
G=59122middot981=579KN
Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600
B=255C=450K=25L2=625)
Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)
Caderea de presiune prin frecare(Dpf)
Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ
Pagina 42 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Reglarea temperaturii de intrare a amestecului in coloana Traductorul de caldura TT
montat inaintea intrarii in coloana transforma caldura in semnal curent de 4-20 mA
Calculatorul de proiectare da comanda asupra ventilului de reglare a debtului de agent termic
astfel incat temperatura sa se mentina in domeniul stabilit
Reglare compozitiei si debitului de reflux
Structura de reglare cuprinde reglarea nivelului din vasul de reflux care se realizeaza
prin actionarea asupra ventilului refluxului Debitul de distilat se regleaza automat in functie
de debitul de reflux O crestere a debitului de vapori va produce o crestere a nivelului in vasul
de reflux care determina cresterea debitelor de lichid si distilat cota de reflux ramanand
constant Prin itermediul comenzii de compozitie AC orice modificare a compozitiei
distilatului va avea ca efect numai modificarea debitului de distilat debitul de reflux
ramanand constant
Reglarea nivelului lichidului din blaz
Pentru determinarea acestuia si transformarea acestuia intr-un semnal standard prin
intermediul traductorului de nivel LT care transmite calculatorului de proiectare care
comanda ventilul situat inainte de refierbator
Reglarea concentratiei de blaz
Se face cu un traductor de compozitie comanda de concentratie este transformata in
comanda de debit a aburului din refierbator prin debitul de aburi actionandu-se asupra
echilibrului lichid-vapori prin marirea sau micsorarea debitului de vapori care se introduc in
coloana
Pagina 34 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
CAPITOLUL 5
DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA
51 Bilantul termic al schimbatorului
G2T2rdquo
G1=W=11534 kmolh
G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm
t1rdquo=40ordmC
G2t2rsquo
G2-debitul fluidului de racire
t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC
Calculul debitului de apa de racire
Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula
prin tevi
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)
Q-fluxul termic w
C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd
Temperatura medie a amestecului este
t1rsquo+t1rdquo 1018+40
tm= = =709ordmC
2 2
Temperatura medie a apei
28+38
tm= =33ordmC
2
Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol
W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs
Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd
G1C1(t1rsquo-t1rdquo)
G2= =1295137kgh=359kgs
C2(t2rdquo-t2rsquo)
Pagina 35 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)
Calculul preliminar al fortei motrice
Dtrsquo-Dtrdquo
Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo
Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo
ln
Dtrdquo
52 Predimensionarea schimbatorului de caldura
Q=KA Dtm
K=coeficientul total de transfer de caldura
A=aria suprafetei de transfer termic
Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta
Q 15033323
A= = =969msup2
K Dtm 500middot31
Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane
A=905 L=4000mm De=99mm
n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm
53 Verificarea ariei de transfer termic
a)Alegerea ecuatiei de transfer termic
Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de
caldura
-pentru fluidul ce circula prin tevi
W1 d φ1 4G1
Re= W1=
η1 3600 φ1 π dsup2m
Re1018ordmC=1186129
Re40ordmC=674144
-pentru fluidul ce circula printre tevi
w2 d φ2 4G2 d
Re= =
η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2
Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606
Pagina 36 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim
turbulent)
Criteriul Reynolds
4G1
Re= Re709ordmC=935752
3600πn d η1
Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32
08 04
Nn=0023RemiddotPr
Cp η
Pr=
λ
Cpam709ordmC=415399Jkggrd
ndash4
ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s
λam709ordmC=06702wmgrd
Pr=259
Nn=5057
Nn λ
α1= =10044wmsup2grd
d
c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi
Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)
06 03 η 014
Nn=Cre Pr
Ηp
-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma
06
C=116 d echin Dn-nsup2dsup2
dechin= =0057
Dn+nmiddotd
C=0209
Pagina 37 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4 G2d
Re= =7511914
3600π(Dsup2-ndsup2)η2
ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots
λh2o33ordmC=066wmgrd
Pr=496 -014
Nn=14336(ηp)
Nn λ2 -014
α2= =24899(ηp)
d
d)Calculul coeficientului total de transfer termic
Se utilizeaza ecuatia VIII9
1
K=
1 δp 1 1
+ +sum +
α1 λp i=1 αci α2
α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd
δ-grosimea peretelui tevii m
λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd
αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam
Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este
r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1
Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua
fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua
fete ale peretelui (tevii) tp1tp2
tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din
egalitatile
tp1 fluxului termic unitar prin cele trei
straturi
Tp2 tm2
Pagina 38 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)
tp1=293+095tp2
-014 -33
k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)
Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari
Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)
Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC
ηp=000118cp
1
K= =57315wmsup2grd
-5 1
+000055+43middot 10 +
10044 6399043
e)Calculul fortei motrice
Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se
recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)
DTmrsquo=FDtm
F-factor de corectie(Flt1)
In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)
t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo
P= =0156 R= =618
t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo
-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie
F=095
Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC
f)Determinarea suprafetei de transfer termic
Q
A= = 89msup2
KmiddotDtrsquom
Amc=89msup2ltAdisp=969msup2
Schimbatorul are o rezerva de 88
Calculul mecanic sumar si hidrodinamic
a)Calculul mecanic sumar
Pagina 39 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Dimensionarea stuturilor
G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv
d=
πw
G1trdquo1(2)
G2t2rdquo
(1)Stut de intrare amestec
G1=w=210841kgh=05856kgs
1 ω1 ω2
= +
φam φ1 φ2
1 0025 0974
La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3
φam 71693 95935
La 40ordmC φam=98754kgmsup3
05856
G1= =0000614msup3s(1018ordmC)
95225
05856
G1= =0000592msup3s(40ordmC)
98754
W=3ms
4middot0000614
d1= = 0016m
314middot3
Standardizare dext=25mm dint=16mm
Viteza recalculata w=305ms
(2)Stut de iesire amestec
d2= 4middot0000592
Pagina 40 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
314middot3 =00158m
Standardizare dext=25mm dint =16mm
Viteza recalculata w=294ms
(3) Stut de intrare apa
G2= 1295137kgh=359kgs
359
G2= =0003604msup3s (28ordmC)
99607
359
G2= =000361msup3s(38ordmC)
99419
d3= 4middot0003604 =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=301ms
Stut de iesire apa
4middot000361
D4= =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=302ms
Stut de aerisire
dext=32mm dint=25mm
Greutatea schimbatorului in functionare
Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace
Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi
Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg
4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3
Pagina 41 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Vcapace= = = = 001413msup3
3 6 6
Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg
πdsup2 intmiddotL
Vteava=πRsup2L= =000362msup3
4
Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg
V=Vmanta-Vtevi=01919msup3
Mapa=1413+72596+19191=27863kg
Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori
Mstut=10kg
Mcapace=Vmiddotφotel=911kg
dextmantasup3-dintmantasup3
V=34π =000116msup3
8
Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg
Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3
Mpereti despartitori=3kg
Mtevi =14197kg
V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3
Mplaci tubulare =2862kg
Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3
Mmetal=31259kg
G=mapa+mmetal=59122kg
G=59122middot981=579KN
Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600
B=255C=450K=25L2=625)
Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)
Caderea de presiune prin frecare(Dpf)
Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ
Pagina 42 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
CAPITOLUL 5
DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A SCHIMBATORULUI DE CALDURA
51 Bilantul termic al schimbatorului
G2T2rdquo
G1=W=11534 kmolh
G1T1rsquo G1T1rdquo t1rsquo=tw=1018ordm
t1rdquo=40ordmC
G2t2rsquo
G2-debitul fluidului de racire
t2rsquo=28ordmC t2rdquo=38ordmC
Calculul debitului de apa de racire
Ca agent de racire se utilizeaza apa care circula prin tevi Fluidul tehnologic circula
prin tevi
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rsquo-t2rdquo)
Q-fluxul termic w
C1C2- caldurile specifice mediiJKggrd
Temperatura medie a amestecului este
t1rsquo+t1rdquo 1018+40
tm= = =709ordmC
2 2
Temperatura medie a apei
28+38
tm= =33ordmC
2
Mw=XwmiddotMETOH+(1-Xw)MH2O =001middot46+099middot18=1828kgkmol
W=11534middot1828=210841kgh=05856kgs
Cp am=ω1 Cp1+(1-ω1)Cp=415399Jkg Grd
G1C1(t1rsquo-t1rdquo)
G2= =1295137kgh=359kgs
C2(t2rdquo-t2rsquo)
Pagina 35 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)
Calculul preliminar al fortei motrice
Dtrsquo-Dtrdquo
Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo
Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo
ln
Dtrdquo
52 Predimensionarea schimbatorului de caldura
Q=KA Dtm
K=coeficientul total de transfer de caldura
A=aria suprafetei de transfer termic
Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta
Q 15033323
A= = =969msup2
K Dtm 500middot31
Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane
A=905 L=4000mm De=99mm
n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm
53 Verificarea ariei de transfer termic
a)Alegerea ecuatiei de transfer termic
Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de
caldura
-pentru fluidul ce circula prin tevi
W1 d φ1 4G1
Re= W1=
η1 3600 φ1 π dsup2m
Re1018ordmC=1186129
Re40ordmC=674144
-pentru fluidul ce circula printre tevi
w2 d φ2 4G2 d
Re= =
η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2
Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606
Pagina 36 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim
turbulent)
Criteriul Reynolds
4G1
Re= Re709ordmC=935752
3600πn d η1
Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32
08 04
Nn=0023RemiddotPr
Cp η
Pr=
λ
Cpam709ordmC=415399Jkggrd
ndash4
ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s
λam709ordmC=06702wmgrd
Pr=259
Nn=5057
Nn λ
α1= =10044wmsup2grd
d
c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi
Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)
06 03 η 014
Nn=Cre Pr
Ηp
-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma
06
C=116 d echin Dn-nsup2dsup2
dechin= =0057
Dn+nmiddotd
C=0209
Pagina 37 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4 G2d
Re= =7511914
3600π(Dsup2-ndsup2)η2
ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots
λh2o33ordmC=066wmgrd
Pr=496 -014
Nn=14336(ηp)
Nn λ2 -014
α2= =24899(ηp)
d
d)Calculul coeficientului total de transfer termic
Se utilizeaza ecuatia VIII9
1
K=
1 δp 1 1
+ +sum +
α1 λp i=1 αci α2
α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd
δ-grosimea peretelui tevii m
λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd
αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam
Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este
r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1
Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua
fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua
fete ale peretelui (tevii) tp1tp2
tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din
egalitatile
tp1 fluxului termic unitar prin cele trei
straturi
Tp2 tm2
Pagina 38 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)
tp1=293+095tp2
-014 -33
k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)
Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari
Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)
Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC
ηp=000118cp
1
K= =57315wmsup2grd
-5 1
+000055+43middot 10 +
10044 6399043
e)Calculul fortei motrice
Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se
recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)
DTmrsquo=FDtm
F-factor de corectie(Flt1)
In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)
t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo
P= =0156 R= =618
t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo
-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie
F=095
Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC
f)Determinarea suprafetei de transfer termic
Q
A= = 89msup2
KmiddotDtrsquom
Amc=89msup2ltAdisp=969msup2
Schimbatorul are o rezerva de 88
Calculul mecanic sumar si hidrodinamic
a)Calculul mecanic sumar
Pagina 39 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Dimensionarea stuturilor
G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv
d=
πw
G1trdquo1(2)
G2t2rdquo
(1)Stut de intrare amestec
G1=w=210841kgh=05856kgs
1 ω1 ω2
= +
φam φ1 φ2
1 0025 0974
La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3
φam 71693 95935
La 40ordmC φam=98754kgmsup3
05856
G1= =0000614msup3s(1018ordmC)
95225
05856
G1= =0000592msup3s(40ordmC)
98754
W=3ms
4middot0000614
d1= = 0016m
314middot3
Standardizare dext=25mm dint=16mm
Viteza recalculata w=305ms
(2)Stut de iesire amestec
d2= 4middot0000592
Pagina 40 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
314middot3 =00158m
Standardizare dext=25mm dint =16mm
Viteza recalculata w=294ms
(3) Stut de intrare apa
G2= 1295137kgh=359kgs
359
G2= =0003604msup3s (28ordmC)
99607
359
G2= =000361msup3s(38ordmC)
99419
d3= 4middot0003604 =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=301ms
Stut de iesire apa
4middot000361
D4= =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=302ms
Stut de aerisire
dext=32mm dint=25mm
Greutatea schimbatorului in functionare
Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace
Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi
Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg
4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3
Pagina 41 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Vcapace= = = = 001413msup3
3 6 6
Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg
πdsup2 intmiddotL
Vteava=πRsup2L= =000362msup3
4
Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg
V=Vmanta-Vtevi=01919msup3
Mapa=1413+72596+19191=27863kg
Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori
Mstut=10kg
Mcapace=Vmiddotφotel=911kg
dextmantasup3-dintmantasup3
V=34π =000116msup3
8
Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg
Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3
Mpereti despartitori=3kg
Mtevi =14197kg
V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3
Mplaci tubulare =2862kg
Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3
Mmetal=31259kg
G=mapa+mmetal=59122kg
G=59122middot981=579KN
Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600
B=255C=450K=25L2=625)
Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)
Caderea de presiune prin frecare(Dpf)
Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ
Pagina 42 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q=G1C1(t1rsquo-t1rdquo)=G2C2(t2rdquo-t2rsquo)=15033323w(Js)
Calculul preliminar al fortei motrice
Dtrsquo-Dtrdquo
Dtm= =31ordmC Dtrsquo=t1rsquo-t2rsquo
Dtrsquo Dtrdquo=t1rdquo-t2rdquo
ln
Dtrdquo
52 Predimensionarea schimbatorului de caldura
Q=KA Dtm
K=coeficientul total de transfer de caldura
A=aria suprafetei de transfer termic
Se propune K=500wmsup2grd conform tabelului VIII2 rezulta
Q 15033323
A= = =969msup2
K Dtm 500middot31
Din tabelul VIII9 se alege un schimbator cu 4 treceri si fara sicane
A=905 L=4000mm De=99mm
n=20bucati d=38mm σ=2mm s=4mm Dn=300mm
53 Verificarea ariei de transfer termic
a)Alegerea ecuatiei de transfer termic
Se calculeaza numarul Reynolds pentru pozitiile terminale ale schimbatorului de
caldura
-pentru fluidul ce circula prin tevi
W1 d φ1 4G1
Re= W1=
η1 3600 φ1 π dsup2m
Re1018ordmC=1186129
Re40ordmC=674144
-pentru fluidul ce circula printre tevi
w2 d φ2 4G2 d
Re= =
η2 3600(Dsup2-ndsup2)πη2
Re28ordmC=6809693 Re38ordmC=8165606
Pagina 36 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim
turbulent)
Criteriul Reynolds
4G1
Re= Re709ordmC=935752
3600πn d η1
Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32
08 04
Nn=0023RemiddotPr
Cp η
Pr=
λ
Cpam709ordmC=415399Jkggrd
ndash4
ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s
λam709ordmC=06702wmgrd
Pr=259
Nn=5057
Nn λ
α1= =10044wmsup2grd
d
c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi
Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)
06 03 η 014
Nn=Cre Pr
Ηp
-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma
06
C=116 d echin Dn-nsup2dsup2
dechin= =0057
Dn+nmiddotd
C=0209
Pagina 37 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4 G2d
Re= =7511914
3600π(Dsup2-ndsup2)η2
ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots
λh2o33ordmC=066wmgrd
Pr=496 -014
Nn=14336(ηp)
Nn λ2 -014
α2= =24899(ηp)
d
d)Calculul coeficientului total de transfer termic
Se utilizeaza ecuatia VIII9
1
K=
1 δp 1 1
+ +sum +
α1 λp i=1 αci α2
α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd
δ-grosimea peretelui tevii m
λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd
αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam
Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este
r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1
Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua
fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua
fete ale peretelui (tevii) tp1tp2
tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din
egalitatile
tp1 fluxului termic unitar prin cele trei
straturi
Tp2 tm2
Pagina 38 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)
tp1=293+095tp2
-014 -33
k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)
Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari
Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)
Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC
ηp=000118cp
1
K= =57315wmsup2grd
-5 1
+000055+43middot 10 +
10044 6399043
e)Calculul fortei motrice
Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se
recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)
DTmrsquo=FDtm
F-factor de corectie(Flt1)
In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)
t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo
P= =0156 R= =618
t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo
-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie
F=095
Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC
f)Determinarea suprafetei de transfer termic
Q
A= = 89msup2
KmiddotDtrsquom
Amc=89msup2ltAdisp=969msup2
Schimbatorul are o rezerva de 88
Calculul mecanic sumar si hidrodinamic
a)Calculul mecanic sumar
Pagina 39 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Dimensionarea stuturilor
G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv
d=
πw
G1trdquo1(2)
G2t2rdquo
(1)Stut de intrare amestec
G1=w=210841kgh=05856kgs
1 ω1 ω2
= +
φam φ1 φ2
1 0025 0974
La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3
φam 71693 95935
La 40ordmC φam=98754kgmsup3
05856
G1= =0000614msup3s(1018ordmC)
95225
05856
G1= =0000592msup3s(40ordmC)
98754
W=3ms
4middot0000614
d1= = 0016m
314middot3
Standardizare dext=25mm dint=16mm
Viteza recalculata w=305ms
(2)Stut de iesire amestec
d2= 4middot0000592
Pagina 40 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
314middot3 =00158m
Standardizare dext=25mm dint =16mm
Viteza recalculata w=294ms
(3) Stut de intrare apa
G2= 1295137kgh=359kgs
359
G2= =0003604msup3s (28ordmC)
99607
359
G2= =000361msup3s(38ordmC)
99419
d3= 4middot0003604 =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=301ms
Stut de iesire apa
4middot000361
D4= =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=302ms
Stut de aerisire
dext=32mm dint=25mm
Greutatea schimbatorului in functionare
Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace
Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi
Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg
4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3
Pagina 41 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Vcapace= = = = 001413msup3
3 6 6
Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg
πdsup2 intmiddotL
Vteava=πRsup2L= =000362msup3
4
Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg
V=Vmanta-Vtevi=01919msup3
Mapa=1413+72596+19191=27863kg
Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori
Mstut=10kg
Mcapace=Vmiddotφotel=911kg
dextmantasup3-dintmantasup3
V=34π =000116msup3
8
Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg
Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3
Mpereti despartitori=3kg
Mtevi =14197kg
V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3
Mplaci tubulare =2862kg
Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3
Mmetal=31259kg
G=mapa+mmetal=59122kg
G=59122middot981=579KN
Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600
B=255C=450K=25L2=625)
Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)
Caderea de presiune prin frecare(Dpf)
Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ
Pagina 42 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
b)Calculul coeficientului partial de transfer termicα1prin tevi (curge in regim
turbulent)
Criteriul Reynolds
4G1
Re= Re709ordmC=935752
3600πn d η1
Pentru curgerea in regim turbulent prin tevi se utilizeaza ecuatia VII32
08 04
Nn=0023RemiddotPr
Cp η
Pr=
λ
Cpam709ordmC=415399Jkggrd
ndash4
ηam 709ordmC=419 10 kgm∙s
λam709ordmC=06702wmgrd
Pr=259
Nn=5057
Nn λ
α1= =10044wmsup2grd
d
c)Calculul coeficientului partial de transfer termic α2 printre tevi
Se utilizeaza ecuatia Doreohue(VII40)
06 03 η 014
Nn=Cre Pr
Ηp
-pentru fascicolul de tevi fara sicane constanta Care forma
06
C=116 d echin Dn-nsup2dsup2
dechin= =0057
Dn+nmiddotd
C=0209
Pagina 37 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4 G2d
Re= =7511914
3600π(Dsup2-ndsup2)η2
ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots
λh2o33ordmC=066wmgrd
Pr=496 -014
Nn=14336(ηp)
Nn λ2 -014
α2= =24899(ηp)
d
d)Calculul coeficientului total de transfer termic
Se utilizeaza ecuatia VIII9
1
K=
1 δp 1 1
+ +sum +
α1 λp i=1 αci α2
α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd
δ-grosimea peretelui tevii m
λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd
αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam
Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este
r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1
Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua
fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua
fete ale peretelui (tevii) tp1tp2
tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din
egalitatile
tp1 fluxului termic unitar prin cele trei
straturi
Tp2 tm2
Pagina 38 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)
tp1=293+095tp2
-014 -33
k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)
Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari
Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)
Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC
ηp=000118cp
1
K= =57315wmsup2grd
-5 1
+000055+43middot 10 +
10044 6399043
e)Calculul fortei motrice
Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se
recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)
DTmrsquo=FDtm
F-factor de corectie(Flt1)
In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)
t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo
P= =0156 R= =618
t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo
-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie
F=095
Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC
f)Determinarea suprafetei de transfer termic
Q
A= = 89msup2
KmiddotDtrsquom
Amc=89msup2ltAdisp=969msup2
Schimbatorul are o rezerva de 88
Calculul mecanic sumar si hidrodinamic
a)Calculul mecanic sumar
Pagina 39 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Dimensionarea stuturilor
G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv
d=
πw
G1trdquo1(2)
G2t2rdquo
(1)Stut de intrare amestec
G1=w=210841kgh=05856kgs
1 ω1 ω2
= +
φam φ1 φ2
1 0025 0974
La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3
φam 71693 95935
La 40ordmC φam=98754kgmsup3
05856
G1= =0000614msup3s(1018ordmC)
95225
05856
G1= =0000592msup3s(40ordmC)
98754
W=3ms
4middot0000614
d1= = 0016m
314middot3
Standardizare dext=25mm dint=16mm
Viteza recalculata w=305ms
(2)Stut de iesire amestec
d2= 4middot0000592
Pagina 40 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
314middot3 =00158m
Standardizare dext=25mm dint =16mm
Viteza recalculata w=294ms
(3) Stut de intrare apa
G2= 1295137kgh=359kgs
359
G2= =0003604msup3s (28ordmC)
99607
359
G2= =000361msup3s(38ordmC)
99419
d3= 4middot0003604 =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=301ms
Stut de iesire apa
4middot000361
D4= =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=302ms
Stut de aerisire
dext=32mm dint=25mm
Greutatea schimbatorului in functionare
Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace
Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi
Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg
4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3
Pagina 41 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Vcapace= = = = 001413msup3
3 6 6
Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg
πdsup2 intmiddotL
Vteava=πRsup2L= =000362msup3
4
Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg
V=Vmanta-Vtevi=01919msup3
Mapa=1413+72596+19191=27863kg
Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori
Mstut=10kg
Mcapace=Vmiddotφotel=911kg
dextmantasup3-dintmantasup3
V=34π =000116msup3
8
Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg
Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3
Mpereti despartitori=3kg
Mtevi =14197kg
V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3
Mplaci tubulare =2862kg
Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3
Mmetal=31259kg
G=mapa+mmetal=59122kg
G=59122middot981=579KN
Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600
B=255C=450K=25L2=625)
Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)
Caderea de presiune prin frecare(Dpf)
Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ
Pagina 42 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
4 G2d
Re= =7511914
3600π(Dsup2-ndsup2)η2
ηh2o33ordmC=0737middot10ˉsup3kgmmiddots
λh2o33ordmC=066wmgrd
Pr=496 -014
Nn=14336(ηp)
Nn λ2 -014
α2= =24899(ηp)
d
d)Calculul coeficientului total de transfer termic
Se utilizeaza ecuatia VIII9
1
K=
1 δp 1 1
+ +sum +
α1 λp i=1 αci α2
α1α2- coeficientii partiali de transfer termic al fluidelor wmsup2grd
δ-grosimea peretelui tevii m
λp-conductivitatea termica a peretelui tevii wmgrd
αcI-grosimea crustelor depuse pe peretele tevii in interiorul si exteriorul acestuiam
Din tabelul VIII1rezulta ca rezistenta termica a crustelor este
r=000035+00002=000055(wmsup2middotgrd)ˉsup1
Intrucat rezistentele termice ale crustelor sunt mult mai mici decat ale celor doua
fluide se poate considera ca temperaturile crustelor sunt egale cu temperaturile celor doua
fete ale peretelui (tevii) tp1tp2
tm1 Temperaturile tp1tp2 se determina din
egalitatile
tp1 fluxului termic unitar prin cele trei
straturi
Tp2 tm2
Pagina 38 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)
tp1=293+095tp2
-014 -33
k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)
Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari
Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)
Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC
ηp=000118cp
1
K= =57315wmsup2grd
-5 1
+000055+43middot 10 +
10044 6399043
e)Calculul fortei motrice
Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se
recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)
DTmrsquo=FDtm
F-factor de corectie(Flt1)
In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)
t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo
P= =0156 R= =618
t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo
-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie
F=095
Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC
f)Determinarea suprafetei de transfer termic
Q
A= = 89msup2
KmiddotDtrsquom
Amc=89msup2ltAdisp=969msup2
Schimbatorul are o rezerva de 88
Calculul mecanic sumar si hidrodinamic
a)Calculul mecanic sumar
Pagina 39 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Dimensionarea stuturilor
G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv
d=
πw
G1trdquo1(2)
G2t2rdquo
(1)Stut de intrare amestec
G1=w=210841kgh=05856kgs
1 ω1 ω2
= +
φam φ1 φ2
1 0025 0974
La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3
φam 71693 95935
La 40ordmC φam=98754kgmsup3
05856
G1= =0000614msup3s(1018ordmC)
95225
05856
G1= =0000592msup3s(40ordmC)
98754
W=3ms
4middot0000614
d1= = 0016m
314middot3
Standardizare dext=25mm dint=16mm
Viteza recalculata w=305ms
(2)Stut de iesire amestec
d2= 4middot0000592
Pagina 40 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
314middot3 =00158m
Standardizare dext=25mm dint =16mm
Viteza recalculata w=294ms
(3) Stut de intrare apa
G2= 1295137kgh=359kgs
359
G2= =0003604msup3s (28ordmC)
99607
359
G2= =000361msup3s(38ordmC)
99419
d3= 4middot0003604 =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=301ms
Stut de iesire apa
4middot000361
D4= =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=302ms
Stut de aerisire
dext=32mm dint=25mm
Greutatea schimbatorului in functionare
Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace
Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi
Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg
4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3
Pagina 41 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Vcapace= = = = 001413msup3
3 6 6
Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg
πdsup2 intmiddotL
Vteava=πRsup2L= =000362msup3
4
Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg
V=Vmanta-Vtevi=01919msup3
Mapa=1413+72596+19191=27863kg
Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori
Mstut=10kg
Mcapace=Vmiddotφotel=911kg
dextmantasup3-dintmantasup3
V=34π =000116msup3
8
Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg
Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3
Mpereti despartitori=3kg
Mtevi =14197kg
V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3
Mplaci tubulare =2862kg
Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3
Mmetal=31259kg
G=mapa+mmetal=59122kg
G=59122middot981=579KN
Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600
B=255C=450K=25L2=625)
Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)
Caderea de presiune prin frecare(Dpf)
Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ
Pagina 42 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
q=α1(tm1-tp1)=λpδp(tp1-tp2)=α2(tp2-tm2)=k(tm1-tm2)
tp1=293+095tp2
-014 -33
k=265(6797-095tp2)=6569(ηp) (tp2)
Aceasta ecuatie se poate rezolva grafic sau prin incercari
Reprezentam grafic f1(tp2)=6569 (ηp)(tp2) si f2(tp2)=265(679-095tp2)
Din graficul 5Ise determina tp2=38ordmC
ηp=000118cp
1
K= =57315wmsup2grd
-5 1
+000055+43middot 10 +
10044 6399043
e)Calculul fortei motrice
Utilizandu-se un schimbator de caldura in contracurent cu mai multe treceri se
recalculeaza diferenta medie de temperatura cu relatia(VIII12)
DTmrsquo=FDtm
F-factor de corectie(Flt1)
In functie de rapoartele Psi R calculate cu relatiile(VIII13)
t2rsquo-t2rdquo t1rsquo-t1rdquo
P= =0156 R= =618
t1rsquo-t2rsquo t2rsquo-t2rdquo
-si din figura (VIII3a)rezulta factorul de corectie
F=095
Dtrsquom= 095middot31=2945ordmC
f)Determinarea suprafetei de transfer termic
Q
A= = 89msup2
KmiddotDtrsquom
Amc=89msup2ltAdisp=969msup2
Schimbatorul are o rezerva de 88
Calculul mecanic sumar si hidrodinamic
a)Calculul mecanic sumar
Pagina 39 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Dimensionarea stuturilor
G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv
d=
πw
G1trdquo1(2)
G2t2rdquo
(1)Stut de intrare amestec
G1=w=210841kgh=05856kgs
1 ω1 ω2
= +
φam φ1 φ2
1 0025 0974
La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3
φam 71693 95935
La 40ordmC φam=98754kgmsup3
05856
G1= =0000614msup3s(1018ordmC)
95225
05856
G1= =0000592msup3s(40ordmC)
98754
W=3ms
4middot0000614
d1= = 0016m
314middot3
Standardizare dext=25mm dint=16mm
Viteza recalculata w=305ms
(2)Stut de iesire amestec
d2= 4middot0000592
Pagina 40 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
314middot3 =00158m
Standardizare dext=25mm dint =16mm
Viteza recalculata w=294ms
(3) Stut de intrare apa
G2= 1295137kgh=359kgs
359
G2= =0003604msup3s (28ordmC)
99607
359
G2= =000361msup3s(38ordmC)
99419
d3= 4middot0003604 =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=301ms
Stut de iesire apa
4middot000361
D4= =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=302ms
Stut de aerisire
dext=32mm dint=25mm
Greutatea schimbatorului in functionare
Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace
Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi
Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg
4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3
Pagina 41 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Vcapace= = = = 001413msup3
3 6 6
Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg
πdsup2 intmiddotL
Vteava=πRsup2L= =000362msup3
4
Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg
V=Vmanta-Vtevi=01919msup3
Mapa=1413+72596+19191=27863kg
Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori
Mstut=10kg
Mcapace=Vmiddotφotel=911kg
dextmantasup3-dintmantasup3
V=34π =000116msup3
8
Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg
Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3
Mpereti despartitori=3kg
Mtevi =14197kg
V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3
Mplaci tubulare =2862kg
Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3
Mmetal=31259kg
G=mapa+mmetal=59122kg
G=59122middot981=579KN
Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600
B=255C=450K=25L2=625)
Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)
Caderea de presiune prin frecare(Dpf)
Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ
Pagina 42 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Dimensionarea stuturilor
G1trsquo1 G2trsquo2 (5) 4Gv
d=
πw
G1trdquo1(2)
G2t2rdquo
(1)Stut de intrare amestec
G1=w=210841kgh=05856kgs
1 ω1 ω2
= +
φam φ1 φ2
1 0025 0974
La 1018ordmC = + φam=95225kgmsup3
φam 71693 95935
La 40ordmC φam=98754kgmsup3
05856
G1= =0000614msup3s(1018ordmC)
95225
05856
G1= =0000592msup3s(40ordmC)
98754
W=3ms
4middot0000614
d1= = 0016m
314middot3
Standardizare dext=25mm dint=16mm
Viteza recalculata w=305ms
(2)Stut de iesire amestec
d2= 4middot0000592
Pagina 40 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
314middot3 =00158m
Standardizare dext=25mm dint =16mm
Viteza recalculata w=294ms
(3) Stut de intrare apa
G2= 1295137kgh=359kgs
359
G2= =0003604msup3s (28ordmC)
99607
359
G2= =000361msup3s(38ordmC)
99419
d3= 4middot0003604 =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=301ms
Stut de iesire apa
4middot000361
D4= =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=302ms
Stut de aerisire
dext=32mm dint=25mm
Greutatea schimbatorului in functionare
Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace
Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi
Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg
4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3
Pagina 41 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Vcapace= = = = 001413msup3
3 6 6
Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg
πdsup2 intmiddotL
Vteava=πRsup2L= =000362msup3
4
Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg
V=Vmanta-Vtevi=01919msup3
Mapa=1413+72596+19191=27863kg
Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori
Mstut=10kg
Mcapace=Vmiddotφotel=911kg
dextmantasup3-dintmantasup3
V=34π =000116msup3
8
Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg
Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3
Mpereti despartitori=3kg
Mtevi =14197kg
V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3
Mplaci tubulare =2862kg
Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3
Mmetal=31259kg
G=mapa+mmetal=59122kg
G=59122middot981=579KN
Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600
B=255C=450K=25L2=625)
Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)
Caderea de presiune prin frecare(Dpf)
Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ
Pagina 42 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
314middot3 =00158m
Standardizare dext=25mm dint =16mm
Viteza recalculata w=294ms
(3) Stut de intrare apa
G2= 1295137kgh=359kgs
359
G2= =0003604msup3s (28ordmC)
99607
359
G2= =000361msup3s(38ordmC)
99419
d3= 4middot0003604 =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=301ms
Stut de iesire apa
4middot000361
D4= =0039m
314middot3
Standardizare dext=45mm dint=39mm
Viteza recalculata w=302ms
Stut de aerisire
dext=32mm dint=25mm
Greutatea schimbatorului in functionare
Consideram schimbatorul plin cu apa in interiorul tevilor intre tevi si capace
Mapa=Mcapace+Mprin tevi+ Mprintre tevi
Mcapace= Vcapece middotφ=0014131000=1413kg
4πRsup2 πDnsup3 314middot03sup3
Pagina 41 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Vcapace= = = = 001413msup3
3 6 6
Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg
πdsup2 intmiddotL
Vteava=πRsup2L= =000362msup3
4
Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg
V=Vmanta-Vtevi=01919msup3
Mapa=1413+72596+19191=27863kg
Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori
Mstut=10kg
Mcapace=Vmiddotφotel=911kg
dextmantasup3-dintmantasup3
V=34π =000116msup3
8
Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg
Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3
Mpereti despartitori=3kg
Mtevi =14197kg
V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3
Mplaci tubulare =2862kg
Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3
Mmetal=31259kg
G=mapa+mmetal=59122kg
G=59122middot981=579KN
Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600
B=255C=450K=25L2=625)
Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)
Caderea de presiune prin frecare(Dpf)
Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ
Pagina 42 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Vcapace= = = = 001413msup3
3 6 6
Mprin tevi=n Vteavamiddotφ=200003621000=72596kg
πdsup2 intmiddotL
Vteava=πRsup2L= =000362msup3
4
Mprintre tevi = Vmiddotφ=019191000=19191kg
V=Vmanta-Vtevi=01919msup3
Mapa=1413+72596+19191=27863kg
Mmetal=Mcapace+Mmanta+Mplaci tubulare +Mstuturi +Mpereti despartitori
Mstut=10kg
Mcapace=Vmiddotφotel=911kg
dextmantasup3-dintmantasup3
V=34π =000116msup3
8
Mmanta=Vmiddotφotel=11989 kg
Vmanta=π4(0308sup2-03sup2)middot4=0015msup3
Mpereti despartitori=3kg
Mtevi =14197kg
V=π4[dextsup2- dintsup2]middotlmiddotn=π4(0038sup2-0034sup2)middot4middot20=0018msup3
Mplaci tubulare =2862kg
Vplaci=2middotπ4(Dnsup2-(dext)sup2middotn)dext=00036msup3
Mmetal=31259kg
G=mapa+mmetal=59122kg
G=59122middot981=579KN
Se aleg suporti in pozitie orizontala din STAS-tip soc(H=500L1=600
B=255C=450K=25L2=625)
Calculul hidrodinamic prin tevi (pentru fluidul tehnologic)
Caderea de presiune prin frecare(Dpf)
Dpf=(λ ld+sumsect)wsup22middotφ
Pagina 42 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
sect1-largire brusca
sect2-ingustare brusca
sect3-largire brusca
sect4-intoarcere la180ordmC
sect5-ingustare brusca
sect6-largire brusca
sumsect=78
4middot4 97462middot0132sup2
Dpf=( middot0039+78)middot =2206Pa
0034 2
φam709ordmC=97462kgmsup3
Rugozitatea relativa
l 02middot10ˉsup3
= =000588
d 0034
w dφ 4 G1
Re= =935752= λ=0039
η 3600πndη1
55Predimensionarea celorlalte schimbatoare din instalatii
Condensator
tD=925ordmC Q=Gnrn=Gh2oCh2o(th2oc-th2oi)
38ordmC(apa) Dtm=5935degC
28
La tD=925degC rh2o=2279Jkgmiddot10sup3 rETOH=81764518Jkg
ram=ω1 r1+ω2r2=1315119062Jkg
Gv=00696msup3s=008896kgs
Q=008896middot1315119062=11699299Js
Q=Gh2omiddot41792(38-28)
GH2O=279Kgs=100778Kgh
Pagina 43 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
Q
A=
KmiddotDtm
11699299
A= =657msup2
300middot5935
Se alege un schimbator de caldura cu o treceresi fara sicane
A=66msup2L=1500mmDn=300mms=4mmσ=2mmd=25mmn=61mmDe=44mm
Refierbator
Q=Gmiddotram=Gaburmiddotrabur
Dtm=tabur-tw
rabur(2atm)=2207middot10sup3JKg
ram=0025middot803045428+097middot225482294
ram=2218528116JKg
Q=063084middot2218528116=1399536277Js
Q=Gaburimiddot2207000=gtGabur=06341Kgs
Q 1399536277
A= = =15379msup2
KmiddotDtm 500middot182
Daca K =4000Wmsup2middotgrd
A = 1922msup2
Se alege un schimbator cu o trecere si fara sicane
A=192msup2Dn=500mms=5mmδ=2mm d=38mmn=85mmDl=45mmL=2000mm
Racitorul de distilat (RD)
G2trdquo2
G1trsquo1 G1trdquo1
G2t2rsquo
Q=G1C1(t1rsquo-t1rsquorsquo)=G2C2(trsquorsquo-t2rsquo)
G1=D=252hmolh=7577Kgh=0021Kgs
Dtm=28ordmC
tmam= t1rsquo+t1rsquorsquo
Pagina 44 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
2
925+40
tmam= =6625ordmC
2
28+38
tmapa= =33ordmC
2
Cpam=ω1cp1+(1-ω1)cp2=339772Jkggrd
Q=0021339772(925-40)=374598Js
374598
G2= =00896kgs=32268kgh
4179210
Q
A= =044msup2
KDtm
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=0434msup2 L=1500mm Dn=150mm s=4mm σ =2mm d=25mm n=4buc
Dl=221mm
Preancalzitorul(PIF)
58ordmC Q=GFCF(te-ti)=Gh2orh2o th2o
F=11786kmolh
Tabur=120ordmC(2atm) GF=2183972kgh=0606kgs
10044ordmC=tf
tmam=10044+582 =7922ordmC
cpam=41303Jkggrd
Q=0606middot41303(10044-58)=10622569Js
-4
Gh2o=4middot10kgs
Q
A=
Pagina 45 din 46
Vizitati wwwtocilarro Arhiva online cu diplome cursuri si referate postate de utilizatori
KmiddotDtm
Dtm=3678ordmC
10622569
A= =962msup2
3678middot300
Se alege un schimbator de caldura cu patru treceri si fara sicane
A=995msup2 Dn=400mm s=5mm σ =2mm d=38mm n=44buc De=69mm
Pagina 46 din 46