Разделы

Авто
Бизнес
Болезни
Дом
Защита
Здоровье
Интернет
Компьютеры
Медицина
Науки
Обучение
Общество
Питание
Политика
Производство
Промышленность
Спорт
Техника
Экономика

Система уравнений процесса ректификации

Модель массопередачи на тарелке ректификационной колонны.

 

Рис. 2.19.

Тарелку будем рассматривать в виде цилиндра с сечением sT и высотой Hт; текущую координату высоты, отсчитываемую от нижней части тарелки, будем обозначать h. Орошающая жидкость движется сверху вниз, поэтому ее параметры должны иметь уменьшающийся по направлению потока индекс, а поток пара, движущийся снизу вверх, должен иметь увеличивающийся по направлению потока индекс. Для i-й тарелки система индексов показана на рис. 2.19.

 

Для получения полного математического описания процесса ректификации необходимо записать уравнения материальных балансов по легколетучему компоненту всех тарелок, куба, а также составить материальный баланс колонны в целом.

Уравнения тарелок имеют три вида: для тарелки питания, для отпарной секции и для укрепляющей секции.

Материальным балансом тарелки отпарной секции является не что иное, как выражение (2.101.1):

. (2.105)

Через тарелку укрепляющей секции идет только один жидкостный поток – орошение, поэтому материальный баланс тарелки имеет следующий вид:

. (2.106)

Через тарелку питания идет два жидкостных потока с различной концентрацией: орошение и питание; уравнение материального баланса тарелки имеет вид:

. (2.107)

В (2.107) отдельные члены имеют следующий физический смысл: первый член соответствует количеству вещества, приходящего с потоком орошения из укрепляющей части колонны, второй член – количеству вещества, уходящему с тарелки питания в отпарную часть, третий член – количеству вещества, поступающего с потоком сырья, четвертый член определяет количество вещества, уносимого паром в укрепляющую часть колонны. Уравнение (2.107) может быть записано в том же виде, что и (2.105), (2.106):

. (2.108)

В куб поступает два жидкостных потока: питание и орошение и выходит поток отбора остатка. Последний и служит источником легколетучего компонента в потоке G за счет парциального испарения в кипятильнике. Этот пар имеет равновесную концентрацию , где, х0 – концентрация кубового остатка. Получаем следующее уравнение материального баланса куба:

, (2.109)

где первый член определяет приход вещества из отпарной части колонны, а второй и третий члены – уход вещества из куба с потоками жидкости и пара соответственно.

Общий баланс аппарата по легколетучему компоненту складывается из питания F, отбора продукта D и отбора кубовой жидкости W.

Получаем:

. (2.110)

где xN+1 – концентрация продукта; действительно, .

Определим общее количество уравнений в математической модели процесса. Имеем: N уравнений тарелок, N уравнений для объемного коэффициента массопередачи koi, N уравнений для пара, уходящего с тарелки уi, и (N+1) уравнение для равновесной концентрации пара уi*, так как в их число входит выражение для определения концентрации пара в кубе (). Добавляя уравнения куба и общего баланса, получаем 4N+3 уравнения, что дает возможность столько же величин рассматривать как неизвестные.

Если ведется расчет на основе последовательного перехода тарелки к тарелке, то имеем 2N неизвестных концентраций жидкости и пара на тарелках, N+1 неизвестных равновесных концентраций, N неизвестных коэффициентов koi, а также, вообще говоря, неизвестные концентрации х0 и xN+1, то есть также 4N+3 неизвестных. Однако из последних двух концентраций одна должна быть задана из соображений требуемого качества продукта. Поэтому имеется возможность рассматривать в качестве неизвестной какую-либо другую величину, например отбор продукта D.

Расчет статического режима процесса бинарной ректификации выполняется снизу наверх. В этом случае должна быть задана концентрация кубового остатка х0. При этом в уравнении (2.109) остается одна неизвестная х1, так как уо* определяется по х0 из соотношения для равновесных концентраций у*.= y*(xi); . После oпределения х1 можно из соотношения для объемного коэффициента массопередачи k0i = koi(xi), найти koi, a затем у1 - по уравнению (2.104); из уравнения (2.105) – значения xi до i = f-1, из уравнения (2.107) – значения xf и уf, а из уравнения (2.106) – значения хf+j, до j = N - f, то есть до xN+1. Зная xN+1, можем по уравнению (2.110) найти поток отбора продукта D.

 

Дата публикации:2014-01-23

Просмотров:533

Вернуться в оглавление:

Комментария пока нет...


Имя* (по-русски):
Почта* (e-mail):Не публикуется
Ответить (до 1000 символов):







 

2012-2018 lekcion.ru. За поставленную ссылку спасибо.