Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


ќсновы расчета насадочной ректификационной колонны




 

ƒл€ построени€ термодинамической теории процесса ректификации требуетс€ определенна€ его идеализаци€, различна€ дл€ тарельчатой и насадочной колонны. ƒл€ тарельчатой колонны используетс€ концепци€ теоретической тарелки; дл€ насадочной эта концепци€ замен€етс€ концепцией единицы переноса, потому что в насадочной колонне, в отличие от тарельчатой, происходит непрерывный контакт фаз.

„исло единиц переноса („≈ѕ) по i-тому компоненту N pi определ€етс€, как известно, следующим образом:

(1)

где y* - равновесна€ концентраци€;

y Ц рабоча€ концентраци€;

yн yк Ц начальна€ и конечна€ концентрации.

¬ дифференциальной форме:

(2)

¬ывод расчетного уравнени€ дл€ режима полного орошени€ сложной насадочной колонны предложен јндервудом. Ќа любом уровне насадочной колонны в режиме полного орошени€ встречные фазы должны максимально отступать от состо€ни€ равновеси€, поэтому составы газовой и жидкой фазы одинаковы. ƒл€ произвольного компонента это запишетс€ в виде:

(3)

»з уравнени€ фазового равновеси€:

(4)

«амен€€ константу равновеси€ относительной летучестью, получим

(5)

где kэ Ц константа равновеси€ эталонного компонента. — учетом уравнений (3-5) можем преобразовать уравнение (2) к виду:

(6)

≈сли написать n уравнений (6) по числу компонентов системы, то правые части всех этих уравнений будут одинаковы. ѕоэтому можно попарно приравн€ть их левые части и дл€ двух любых произвольных компонентов записать:

(7)

»нтегриру€ уравнение (7) и реша€ его относительно „≈ѕ, получаем:

(8)

≈сли допустить, что по какому-либо компоненту i продуктовые концентрации известны, то можно определить продуктовые концентрации неизвестного компонента k. –ассчитыва€ из уравнени€:

(9)

отношение концентраций xWk и xDk, можно итерационным методом определить состав дистилл€та и кубового остатка:

(10)

»терации заканчиваютс€, если дл€ значений продуктовых концентраций выполн€ютс€ равенства:

(11)

Ёто означает, что предварительно прин€тые величины xDi и xWi были выбраны правильно.


–асчет диаметра 1

ƒиаметр насадочной колонны можно определ€ть по скорости паров в свободном сечении колонны в точке захлебывани€ по эмпирической коррел€ции Ўервуда:

(12)

где:

a Ц удельна€ поверхность насадки, м23;

Vc Цсвободный объем насадки.

«начение коэффициента ј, соответствующее точке захлебывани€ определ€етс€ типом насадки, так дл€ керамических колец –ашига ј =1,2.

–абоча€ скорость пара в свободном сечении колонны должна составл€ть 65-85% от скорости захлебывани€, то есть:

(13)

ƒиаметр любой из частей колонны:

или (14)

где V Ц объемный расход пара.

–ежимы работы колонн

¬ насадочной колонне потоки жидкости и пара взаимодействуют в противотоке. ѕри малых нагрузках взаимодействие между фазами незначительно и сопротивление насадки пропорционально сопротивлению сухой насадки. “акой режим называют пленочным. ѕри дальнейшем увеличении скоростей потоков возрастает трение между фазами, происходит торможение жидкости и увеличение времени ее пребывани€ в насадке. Ётот режим характеризует начало подвисани€ жидкости, он принимаетс€ в качестве нижнего предела устойчивой работы колонны. ѕри больших нагрузках по жидкости его не всегда легко вы€вить. —опротивление насадки в этом режиме пропорционально скорости пара в 3-4 степени. »нтенсивность массопередачи в этом режиме значительно возрастает. ƒальнейшее увеличение скоростей фаз приводит к захлебыванию колонны. Ёта нагрузка считаетс€ верхним пределом устойчивой работы колонны. ¬близи точки захлебывани€ происходит инверси€ фаз, котора€ сопровождаетс€ резким ростом интенсивности массопередачи. “акой режим работы называют режимом эмульгировани€. –абота насадочной колонны в этом режиме требует качественной автоматизации процесса и применени€ тонкостенных насадок. јналогичные режимы работы характерны и дл€ тарельчатой колонны.

–асчет диаметра 2

 роме метода, описанного выше, диаметр насадочной колонны можно рассчитать с использованием эмпирических коррел€ций дл€ гидравлических сопротивлений сло€ насадки http://www.cisp.spb.ru/solutions-chemical-engineering/

ƒл€ этого рассчитываетс€ значение:

(15)

где:

ρV, ρL Ц плотности жидкого и парового потоков при средних температуре и давлении в колонне, кг/м3;

LW, VW Ц массовые расходы жидкого и парового потоков в соответствующей части колонны, кг/с.

Ќа рисунке под кривыми приведены значени€ потерь напора в мм Ќ2ќ на 1м высоты сло€ насадки. ƒл€ предварительных расчетов рекомендуетс€ прин€ть это значение в интервале (20-40). ѕо номограмме определ€ют коэффициент  4 дл€ заданного значени€ сопротивлени€ и  4f в режиме захлебывани€ (верхн€€ крива€). ƒалее вычисл€етс€ значение, %:

(16)

рассчитываетс€ массовый расход паровой фазы на единицу площади поверхности насадки:

(17)

где а Ц удельна€ поверхность насадки, м-1; μL Ц в€зкость жидкости при средних температуре и давлении в колонне, Ќ*с/м2.

–ассчитываем необходимую площадь поперечного сечени€ насадочной колонны, м2:

(18),

после чего определ€етс€ диаметр колонны:

(19)

ƒиаметр колонны округл€ют до ближайшего стандартного, как правило, меньшего, дл€ которого провер€етс€ выполнение услови€:

(20),

где Ss Ц площадь поперечного сечени€ колонны ближайшего стандартного диаметра. ѕараметр должен лежать в пределах 50-85% поперечного сечени€ колонны, работающей в режиме захлебывани€. ≈сли условие (20) не выполн€етс€, выбираетс€ насадка большего размера (с меньшей удельной поверхностью) и/или больший стандартный диаметр колонны и расчет повтор€етс€.





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2016-12-05; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 1320 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

Ѕутерброд по-студенчески - кусок черного хлеба, а на него кусок белого. © Ќеизвестно
==> читать все изречени€...

668 - | 722 -


© 2015-2023 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.012 с.