Пожалуйста, проверьте, верны ли расчеты теплового баланса для этой колонны дистилляции

Thread Content

1. Известно:
⑴ Н-бутиловый спирт: температура кипения 117,25°C, относительная плотность d = 0,8098. Удельная теплоемкость при постоянном давлении при 20°C составляет 2,33 кДж/(кг·К).
⑵ Вода: температура кипения 100°C, относительная плотность d = 1. Удельная теплоемкость в жидком состоянии – 4,2 кДж/(кг·°C), в газообразном состоянии – 2,1 кДж/(кг·°C).
⑶ 1,4-Бутандиол (BDO): температура кипения 230°C, относительная плотность d = 1,0171. Удельная теплоемкость при постоянном давлении при 20°C составляет 2,2 кДж/(кг·К).

2. Давление пара в реэвапораторе составляет 1,8 МПа; соответствующая температура составляет примерно 205°C.

3. Принимаем t1 = 0°C; Δt = t2 – t1.

4. Состав потока: бутиловый спирт – 5%, BDO – 30%, вода – 65%. Общий расход – 10 м³/ч; температура – 30°C.
Выходной поток: бутиловый спирт – 8%, вода – 92%. Общий расход – 6,5 м³/ч; температура – 110°C.
Выход из реактора: BDO – 96%, вода – 4%. Общий расход – 3,5 м³/ч; температура – 174°C.
Обратный поток: бутиловый спирт – 8%, вода – 92%. Общий расход – 0,3 м³/ч; температура – 30°C.

5. Баланс массы: примерно 10 м³/ч = 3,5 + 6,5. Различия в плотности незначительны, поэтому можно использовать приближенные значения.

6. Баланс энергии: Q_реэвапоратор + Q_вход + Q_обратный поток = Q_выход + Q_выход из реактора + Q_потери. При этом Q_потери = 0,05 * Q_реэвапоратор.

7. Расчеты:
⑴ Q_вход = Q_бутиловый спирт + Q_BDO + Q_вода = c1*m1*Δt1 + c2*m2*Δt2 + c3*m3*Δt3 = 10,49*10^8 Дж/ч.
⑵ Q_верхний выход = Q_бутиловый спирт + Q_вода. При этом Q_бутиловый спирт = Q_явная часть + Q_кипение = 3,69*10^8 Дж/ч; Q_вода = Q_явная часть в жидком состоянии + Q_кипение + Q_явная часть в газообразном состоянии = 168,97*10^8 Дж/ч. Следовательно, Q_верхний выход = 172,66*10^8 Дж/ч.
⑶ Q_выход из реактора = Q_BDO + Q_вода = Q_BDO + Q_явная часть в жидком состоянии + Q_кипение + Q_явная часть в газообразном состоянии = 17,05*10^8 Дж/ч.
⑷ Q_обратный поток = Q_бутиловый спирт + Q_вода = 0,36*10^8 Дж/ч.

8. Из уравнения Q_реэвапоратор + Q_вход + Q_обратный поток = Q_выход + Q_выход из реактора + Q_потери следует, что Q_реэвапоратор = 188,27*10^8 Дж/ч.

9. Для расчета площади поверхности реэвапоратора используется формула: Q_реэвапоратор = Km * A * Δtc. Здесь Km – коэффициент теплопередачи; его значения могут быть 600, 800, 1140 (это диапазон значений коэффициента теплопередачи для органических растворов и пара). Δtc = 205°C – 174°C – 3°C = 28°C. 3°C – это температурное сопротивление. A – площадь поверхности для теплопередачи. Следовательно: при Km = 600, A = 311 м²; при Km = 800, A = 233 м²; при Km = 1140, A = 163 м².

10. Фактическая площадь поверхности реэвапоратора составляет 112 м². Вопрос: почему разница такая большая? ？ Пожалуйста, помогите опытные специалисты проверить: верен ли мой алгоритм? ？ Надеюсь на ваше множество советов~~