Колоннаның материалдык балансы. Жүмысшы флегма саны.

Колоннаның өнімділігін дистилят Р және кубтық қалдық w бойынша колоннаның материалдық балансы теңдеумен анықталады:

 

(1)

Осы жерден қалдықты табамыз:

Р=Ғ-W=4,72-3,09=1,63 кг/с

Колоннаның жұмыс сызығын тұрғызу үшін колоннаның нығайту және жетілдіру бөліктерінің жұмыс сызығының теңдеуі қажет. Нығайту бөлігі үшін:

(2)

Жетілдіру бөлігі үшін:

(3)

мұнда, R жұмысшы флегма саны. Ол дефлегматордан колоннаның жоғарғы бөлігіне флегманың, қандай мөлшерін қайтару керектігін және бу мен сұйық бойынша ректификаңиялық колонна жүгін анықтайтындығын көрсетеді.

Диаграммадағы жұмыс сызығының жағдайы негізінен флегма санына тәуелді. Флегма санының мәні R_min-дан R_max= аралығында өзгеруі мүмкін. R_опт оптимальды мәнін техника-экономикалық есеп жолымен табуға болады. R_опт жуық есебі үшін артық флегма коэффициентінβ=R/R_min анықтауға негізделген методика қолданылады.

R шешу әдісі минимальды туындыға сәйкес келетін осындай флегма санының табылуымен қорытындыланады. Туынды N(R+1)7 мұндағы N теоретикалық табақшалар немесе концентрация өзгерісінің сатылар саны, ал R+1 бу мөлшері. Минимальды флегма саны R_min мына формуламен анықталады:

(4)

Мұнда, Х_ғ және Х_Р - бастапқы қоспадағы жэне дистиляттағы сәйкес келетін жеңіл ұшатын компоненттің мольдік үлесі, кмоль/кмоль қоспа; у -бастапқы қоспамен тепе-теңдік жағдайда будағы жеңіл ұшатын компоненттің концентрациясы кмоль/кмоль қоспа.

Фазалар құрамын массалық үлестен мольдік үлеске мынадай қатынаста есептейміз:

(5)

Мұндағы, М_х жэне М_тх хлороформ мен төртхлорлы көміртегіне сәйкес молекулалық массалар, кг/моль.

Бұдан табатынымыз:

Аналогиялық осы: Х_Р=0,805; Х_W=0,01 кмоль/кмоль қоспа табамыз, сонда минимальды флегма саны тең болады:

флегманың β еселік коэффициентіне кез-келген мән беріп, соған сәйкес флегма санын анықтаймыз. Колоннаның жоғарғы жэне төменгі бөліктері үшін есептелген R флегма санының мәніне жұмыс сызығын саламыз. Жұмыс сызығы мен тепе-тендік арасындағы бу қүрамы - у; сұйық құрамы х болатын диаграммасында концентрация өзгеріс сатыларының графикалық құрылымынан N-ді табамыз (6-сурет). Түрлі бинарлы жүйе үшін тепе-теңдік мәліметтер қосымшада (4) келтірілген.

Жұмыс флегма саны есебінің нәтижелері 1.1 кестеден жэне 6 суретте келтірілген.

а - у - х координатында (бу құрамы - сұйық құрамы); бұл жерде түрлі флегма санындағы концентрация өзгеруі сатылар, санының графикалық анықтамасы көрсетілген; б -t - х координатында; у (температура -бу және сұйық құрамы).

 

β
R	0,626	0,557	0,489	0,418	0,363	0,319
N		4,8	4,2		3,8	3,5
N(R +1)	11,38	7,47	6,25	5,67	5,18	4,62

 

N(R+1) минимальды көбейтіндісі R=0,319 флегма санына сәйкес келеді. Осыдан флегманың еселік коэффициeнті β =0,310:0,068= 4,56.

Колоннаның жоғарғы жәнe төменгі бөліктері үшін R -ң нақты мәніне сәйкес келетін жұмыс сызығы мен концентрация өзгеріс сатысы 4-суретте көрсетілгсн.

 

Сурет 6. у-х диаграммада жұмыс сызықтарының нақты флегма саны жағдайындағы бейнесі.