Trở lực tháp chóp được xác định theo cơng thức:
∆ = . ∆ đ, N/m2 (ST2_IX.135/192) Trong đó: : số mâm thực tế của tháp. ∆Pđ: Tổng trở lực của một mâm. Trở lực của một mâm gồm ba phần: ∆ đ = ∆ + ∆ + ∆ (ST2_IX.136/192) Với: ∆Pk: trở lực mâm khô, N/m2. ∆Ps: trở lực do sức căng bề mặt, N/m2.
∆Pt: trở lực của lớp chất lỏng trên mâm, N/m2.
Vì lượng hơi và lượng lỏng thay đổi liên tục theo chiều cao tháp nên ta tính trở lực riêng đối với từng đoạn chưng, đoạn cất.
32 | P a g e
Tính tốn tháp chưng cất mâm chóp
1. Trở lực của mâm khơ
∆ =
Trong đó:
ξ: hệ số trở lực, chọn ξ = 4. ρy: khối lượng riêng của pha hơi (kg/m3).
ωo: tốc độ khí qua rãnh chóp, m/s. 4 = 3600 ℎ2
Vy: lưu lượng hơi đi trong tháp (m3/h).
=
gytb: lượng hơi trung bình đi trong tháp.
* Phần cất: = = = 1041,64 kg/h = = 0,994 kg/m3 = 0,994 =1041,64 = 1047,93 m3/h = ∆ = * Phần chưng: = = = 760,84 kg/h = = = 3600 ℎ3600 .0,05 .19 ∆ =
2. Trở lực của mâm do sức căng bề mặt
∆ =
Trong đó:
σ: sức căng bề mặt.
33 | P a g e
Tính tốn tháp chưng cất mâm chóp
dtđ: đường kính tương đương của khe chóp. : diện tích tiết diện của khe chóp:
→ = = 0,006.0,015 = 9. 10−5 m Π: chu vi rãnh → = 2. ( + ) = 2. (0,006 + 0,015) = 0,042 m Khi rãnh chóp mở hồn tồn: → = đ
* Phần cất: ttb = 71,58oC, tra ST1_I.242/302, ta được:
{ ướ = 64,12. 10−3 / ℎ = 18,32. 10−3 / = ( ℎℎ →∆ = 4 ℎℎ = 4.14,25.10−3 = 6,628 N/m2 đ8,6.10−3
* Phần chưng: ttb = 87,7oC, tra ST1_I.242/302, ta được:
{ ướ = 61,18. 10−3 / ℎ = 16,87. 10−3 / = ( ℎℎ →∆ = 4 ℎℎ = 4.13,22.10−3 = 6,149 N/m2 đ8,6.10−3
3. Trở lực của chất lỏng trên mâm
∆
ℎ : Chiều cao khe chóp ℎ = = 0,015
ρ : Khối lượng riêng của bọt, thường
b
g: Gia tốc trọng trường: g = 9,81 m/s2
ℎ : Chiều cao lớp bọt trên mâm (m)
ℎ =
: Phần bề mặt có gắn chóp (đã trừ 2 phần diện tích mâm để bố trí ống chảy chuyền)
(m2) = 0,8
ℎá
: Tổng diện tích các chóp trên mâm (m2)
= 0,785. ℎ2. = 0,785. 0,07362. 19 = 0,081 2
34 | P a g e
Tính tốn tháp chưng cất mâm chóp
∆: Chiều cao lớp chất lỏng trên ống chảy chuyền (m) : ∆= ∆h = 0,01 ℎ : Chiều cao lớp chất lỏng không lẫn bọt trên mâm (m)
ℎ = + 0,5 = 0,015 + 0,5.0,015 = 0,0225 ℎ ℎ: Chiều cao chóp (m)
ℎ ℎ=ℎ +ℎ2 ℎ : Chiều cao ống hơi: ℎ = 1,2 = 1,2.0,05 = 0,06
ℎ2: Chiều cao phía trên ống dẫn hơi: ℎ2 = 0,25 = 0,25.0,05 = 0,0125
→ℎ ℎ = ℎ + ℎ2 = 0,06 + 0,0125 = 0,0725 ℎ : Chiều cao ống chảy chuyền lên trên
mâm: ℎ = ℎ = 0,045 : Đường kính ống chảy chuyền = 0,05
* Phần cất:
: Khối lượng riêng trung bình của pha lỏng, = 799,34 kg/m3 : Khối lượng riêng của bọt trên mâm, ρb = 0,5ρx = 0,5.799,34 = 399,67 kg/m3
→ ℎ = 799,34. (0,308 − 0,081). (0,045 + 0,01 − 0,0225) + 0,0225.399,67.0,081 + (0,0725 − 0,0225). 0,081.399,67 0,308.399,67 = 0,067 →∆Pt = 399,67.9,81. (0,067 − 0,015 2) = 233,29 N/m2 * Phần chưng:
: Khối lượng riêng trung bình của pha lỏng, = 916,89 kg/m3 : Khối lượng riêng của bọt trên mâm, ρb = 0,5ρx = 0,5.916,89 = 458,45 kg/m3
→ ℎ = 916,89. (0,308 − 0,081). (0,045 + 0,01 − 0,0225) + 0,0225.458,45.0,081 + (0,0725 − 0,0225). 0,081.458,45 0,308.458,45 = 0,067 →∆ = 458,45.9,81. (0,067 − 0,015 2) = 267,59 N/m2 4. Tổng trở lực của tháp chóp Tổng trở lực của một mâm phần cất là: ∆ đ = ∆ + ∆ + ∆ = 121,04 + 6,628 + 233,29 = 360,96 N/m2
Tổng trở lực của một mâm phần chưng là:
∆ ′đ = ∆ ′ + ∆ ′ + ∆ ′ = 88,05 + 6,149 + 267,59 = 361,79 N/m2
Tổng trở lực của tháp chóp:
∆ = . ∆ đ = ( ) ấ . ∆ đ + ( ) ℎư . ∆ ′đ = 10.360,96 + 7.361,79 = 6142,13 N/m2
35 | P a g e
Tính tốn tháp chưng cất mâm chóp