Файл: Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева.docx

3.3 Высота колонны

Число действительных тарелок в колонне может быть определено графоаналитическим методом (построением кинетической линии). Для этого необходимо рассчитать общую эффективность массопередачи на тарелке (КПД по Мэрфри). Эффективность тарелки по Мэрфри с учетом продольного пере­мешивания, межтарельчатого уноса и доли байпасирующей жидкости прибли­женно определяется следующими уравнениями:

где – фактор массопередачи для укрепляющей части колонны;

– фактор массопередачи для исчерпывающей части колонны; – локальная эффективность по пару; е — межтарельчатый унос жидкости, кг жидкости / кг пара: – доля байпасирующей жидкости; S – число ячеек полного перемешивания; m – коэффициент распределения компо­нента по фазам в условиях равновесия.

Локальная эффективность связана с общим числом единиц переноса по па­ровой фазе на тарелке следующим соотношением:

---

Где

Здесь – в ; – средняя мольная масса паров, кг/кмоль.

В настоящее время нет достаточно надежных данных для определения поверхности контакта фаз, особенно эффективной поверхности массопередачи при барботаже на тарелках. Поэтому обычно в расчетах тарельчатых колонн используют коэффициенты массопередачи, отнесенные к единице рабочей площади тарелки ( ). Коэффициент определяют по уравнению аддитив­ности фазовых диффузионных сопротивлений:



где и – коэффициенты массоотдачи, отнесенные к единице рабочей

площади тарелки соответственно для жидкой и паровой фаз, .

В литературе приводится ряд зависимостей для определения коэффици­ентов массоотдачи на тарелках различных конструкций. Однако большинство их получено путем обобщения экспериментальных данных по абсорбции и де­сорбции газов и испарению жидкостей в газовый поток. В ряде работ показано, что с достаточной степенью приближения эти данные можно использовать для определения коэффициентов массоотдачи процессов ректификации бинарных

---

систем, для которых мольные теплоты испарения компонентов приблизительно равны. В частности, для тарелок барботажного типа рекомендуются обобщенные критериальные уравнения, которые приводятся к удобному для расчетов виду:

По этим уравнениям получают удовлетворительные результаты для расчета нейтральных и положительных бинарных смесей. Для отрицательных сме­сей необходимо учитывать поверхностную конвекцию.

---

3.4 Высота светлого слоя жидкости на тарелке и паросодержание барботажного слоя

Высоту светлого слоя жидкости для колпачковых тарелок находят по уравнению:


где h_пер –высота переливной перегородки, м; q- линейная плотность орошения, м³/(м·с), равна q=Q/L_c: Q- объемный расход жидкости, м³/с; L_пер- периметр слива (ширина переливной перегородки), м.







Паросодержание барботажного слоя находят по формуле:

где

Для верхней части колонны:



Для нижней части колонны:



Необходимо определить вязкость паров и коэффициенты диффузии в жидкой и паровой фазах.

Для верхней части колонны:

---

где и – вязкость паров воды и этилового спирта при средней температуре верхней части колонны, ; и – средняя концентрация паров соответственно верхней и нижней части колонны:





Вязкость паров в верхней части колонны:



Вязкость паров в нижней части колонны:


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

Коэффициенты диффузии в жидкости при 20 ºC можно вычислить по приближенной формуле:

где А,В – коэффициенты, зависящие от свойств растворенного вещества и растворителя; и – мольные объекты компонентов в жидком состоянии при температуре кипения, см³/моль; – вязкость жидкости при 20 ºC, мПа:



А=1,27; В=4,7.



Температурный коэффициент b определяется по формуле:

---