Высота насадки и колонны

Высоту насадки рассчитывают по модифицированному уравнению массопередачи:

, (1.24)

где - общее число единиц переноса по паровой фазе; - общая высота единицы переноса, м.

Общее число единиц переноса вычисляют по уравнению:

(1.25)

Обычно этот интеграл определяют численными методами. Решим его методом графического интегрирования:

(1.26)

Где S – площадь, ограниченная кривой, ординатами и и осью абсцисс; - масштабы осей координат.

Данные для графического изображения функции 1/ приведены ниже:

По рисунку 3 находим общее число единиц переноса в верхней и нижней частях колонны:

Общую высоту единицы переноса определим по уравнению аддитивности:

(1.27)

где и - частные высоты единиц переноса соответственно в паровой и жидкой фазах; m – средний коэффициент распределения в условиях равновесия для соответствующей части колонны.

Отношение нагрузок по пару и жидкости равно:

Для верхней части колонны:

(1.28)

Для нижней части колонны:

(1.29)

Где

(1.30)

Подставив численные значения, получим:

Высота единицы переноса в жидкой фазе:

(1.31)

Где с и Ф – коэффициенты определяемые по рис. 4 и 5; - критерий Прандтля для жидкости; Z – высота слоя насадки одной секции, которая из условия прочности опорной решетки и нижних слоев насадки, а также из условия равномерности распределения жидкости по насадке не должна превышать 3м.

Высота единицы переноса в паровой фазе:

, (1.32)

Где - коэффициент определяемый по рис.4; - критерий Прандтля для пара; - массовая плотность орошения, , d – диаметр колонны, м; ( - в МПа с); ; .

Для расчета и необходимо определить вязкость паров и коэффициенты диффузии в жидкой и паровой фазах. Вязкость паров для верхней части колонны:

(1.33)

где и - вязкость паров бензола и толуола при средней температуре верхней части колонны, [3 c.36], мПа с; - средняя концентрация паров:

Подставив, получим:

кмоль/кмоль смеси

мПа с

Аналогично расчётом для нижней части колонны находим

(1.34)

кмоль/кмоль смеси

мПа с

Принимаю мПа с

Коэффициент диффузии в жидкости при средней температуре t (в ⁰С) равен:

(1.35)

Коэффициенты диффузии в жидкости при 20 ⁰С можно вычислить по приближён-ной формуле:

(1.36)

где А, В – коэффициенты, зависящие от свойств растворённого вещества и растворителя;

- мольные объёмы компонентов в жидком состоянии при температуре кипения, см³/моль;

- вязкость жидкости при 20 ⁰С, мПа∙с,[2 табл. V c.556].

Тогда коэффициент диффузии в жидкости для верхней части колонны при 20 ⁰С равен:

Температурный коэффициент b определяют по формуле:

(1.37)

где и принимают при температуре 20 ⁰С, [2 табл. V c.556 и 3 с.36].

Подставим полученные численные значения для определения температурного коэффициен-та:

Отсюда

Аналогично для нижней части колонны находим:

Коэффициент диффузии в жидкости для нижней части колонны при 20 ⁰С равен:

Тогда коэффициент диффузии в жидкости для нижней части колонны:

Коэффициент диффузии в паровой фазе может быть вычислен по уравнению:

(1.38)

Где Т – средняя температура в соответствующей части колонны, К; Р – абсолютное давление в колонне, Па.

Тогда для верхней части колонны:

Тогда для нижней части колонны:

Таким образом, для верхней части колонны:

Для нижней части колонны:

По уравнению (1.27) находим общую высоту единицы переноса для верхней и нижней частей колонн:

Значения m=0,625 для верхней части колонны и m=1,51 для нижней определены арифметическим усреднением локальных значений m в интервалах изменения составов жидкости соответственно от до , и от до .

Высота насадки в верхней и нижней частях колонны равна соответственно:

Общая высота насадки в колонне

С учетом того, что высота слоя насадки в одной секции Z=3м, общее число секций в колонне составляет 12 (10 в верхней части и 2 в нижней).

Общая высота ректификационной колонны определяется по уравнению:

(1.39)

Где Z – высота насадки в одной секции, м; n – число секций; - высота промежутков между секциями насадки, в которых устанавливают распределители жидкости, м; - соответственно высота сепарационного пространства над насадкой и расстоянием между днищем колонны и насадкой, м.

Значения выбирают в соответствии с рекомендациями.

Принимаю , [1,стр.235]

Общая высота колонны:

Поиск по сайту: