Коэффициенты массоотдачи, рассчитанные по средним значениям скоростей и физических свойств паровой и жидкой фаз, постоянны для верхней и нижней частей колонны. А коэффициент массо-передачи – величина переменная, зависящая от кривизны линии равновесия, то есть от коэффициента распределения m(тангенс угла наклона равновесной линии в точке).
Расчет высоты колонны методом "тарелка к тарелке" будет проводиться на основе следующей схемы:
Потарелочный расчет осуществляется с помощью Excel, поэтому с кулькуляторными вычислениями могут быть несоответствия.
Начнем расчет с 1-й снизу тарелки (n= 1). Для этой тарелки:
Все построения производятся на х,у-диаграмме, специально построенной для построения на её основе кинетической линии (см. – х,у-диаграмма с кинетической линией).
По х,у-диаграмме определяем равновесный состав пара:
Коэффициент распределения:
Коэффициент массопередачи:
Общее число единиц переноса на тарелке:
Эффективность по Мерфи вычислим по формуле (3,51) на стр. 105 [1] для модели идеального смешения для жидкой фазы и модели идеального вытеснения для газовой фазы:
Для того, чтобы учесть влияние уноса жидкости потоком газовой фазы на эффективность тарелки, используем формулу (3,85) на стр. 122 [1]:
Состав НК паром, уходящим с 1-й тарелки:
n= 2.
Состав пара, поступающего на эту тарелку:
По х,у-диаграмме определяем
Равновесный состав пара:
Коэффициент распределения (также вычисляется по диаграмме): m2= 2,857.
Коэффициент массопередачи:
Общее число единиц переноса на тарелке:
Эффективность по Мерфи:
Состав пара, уходящего с 2-й тарелки:
И так далее до тарелки, состав НК в жидкой фазе на которой будет максимально близок к составу НК в точке питания.
Тарелка № 9 охватывает на диаграмме точку питания. Расчет на этой тарелке ведется по параметрам для верхней части колонны.
9
Состав пара, поступающего на эту тарелку:
По х,у-диаграмме определяем
Равновесный состав пара:
Коэффициент распределения (также вычисляется по диаграмме):
Коэффициент массопередачи:
Общее число единиц переноса натарелке:
Эффективность по Мерфи:
Эффективность по Мерфи с учетом брызгоуноса:
Состав пара, уходящего с тарелки:
Итак далее до тарелки, состав пара на которой будет близок к дистилляту.
На тарелке № 16 содержание НК в пару близко к содержанию НК в пару дистиллята. Поэтому на этой тарелке расчет можно остановить.
Всего тарелок: N=16 шт
Тарелка питания:9 (снизу).
Тогда высота колонны:
Расчет кинетической линии
n
xn
у*(xn)
уn-1
mn
Kyfn, м/с
noyn
Emyn
E’myn
yn
Координаты кинетической линии:
x, % мол.
y, % мол.
x, % мол.
y, % мол.
Построение кинетической линии смотри на отдельной диаграмме
6. Гидравлическое сопротивление тарелок колонны
Гидравлическое сопротивление тарелок колонны ΔРк определяется по формуле (6.45 стр. 244 [1]):
где ΔРв и ΔРн – гидр. сопротивление тарелок в верхней и нижней части колонны, Па.
Полное гидравлическое сопротивление складывается и двух слагаемых (5.56) стр. 209 [1]):
Гидравлическое сопротивление сухой (неорошаемой) тарелки:
ζ –коэф. сопротивления – для сухой ситчатой тарелки ζ =
Гидравлическое сопротивление газожидкого слоя (пены) на тарелке: