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

где и принимаются при температуре 20 ºC. Тогда


Отсюда



Аналогично для нижней части колонны находит:



Коэффициент диффузии в паровой фазе может быть вычислен по уравнению:

где Т – средняя температура в соответствующей части колонны, К; P – абсолютное давление в колонне, Па. , тогда для верхней части колонны:



для нижней части колонны:

---

3.5 Коэффициенты массопередачи и высота колонны

Рассчитав коэффициенты молекулярной диффузии в жидкой и паровой фазах, вычисляем коэффициенты массоотдачи.

Для верхней части колонны:

– коэффициент массоотдачи в жидкой фазе:



– коэффициент массоотдачи в паровой фазе:



Для верхней части колонны:

– коэффициент массоотдачи в жидкой фазе:



– коэффициент массоотдачи в паровой фазе:



Пересчитаем коэффициенты массоотдачи на :

– для верхней части колонны:





– для нижней части колонны:





Коэффициенты массоотдачи, рассчитанные по средним значениям скоро­стей и физических свойств паровой и жидкой фаз, постоянны для верхней и нижней частей колонны. В то же время коэффициент массопередачи — вели­чина переменная, зависящая от кривизны линии равновесия, т. е. от коэффици­ента распределения. Поэтому для определения данных, по которым строится кинетическая линия, необходимо вычислить несколько значений коэффициента массопередачи в интервале изменения состава жидкости от до . Пример расчета для определения координат одной точки кинетической линии дан ниже.

Пусть х=0,6. Коэффициент распределения компонента по фазам (тангенс угла наклона равновесной линии в этой точке) m=

---

0,48. Коэффициент массопередачи вычисляем по коэффициентам массоотдачи в верхней части колонны:

– коэффициент массопередачи вычисляем по коэффициентам массоотдачи в верхней части колонны:

– общее число единиц переноса на тарелку находим по уравнению:

– локальная эффективность равна:

Для определения эффективности по Мэрфри необходимо рассчитать также фактор массопередачи , долю байпасирующей жидкости , число ячеек полного перемешивания S и межтарельчатый унос e.

Фактор массопередачи для верхней части колонны:

Для колпачковых тарелок при факторе скорости

принимают =0.1.

Для колонн диаметром более 1400 мм с колпачковыми тарелками отсутствуют надежные данные по продольному перемешиванию жидкости, поэтому принимаем, что одна ячейка перемешивания соответствует длине пути жидкости

---

и определим число ячеек полного перемешивания S как отношение длины пути жидкости на тарелке к длине l. Определим длину пути жидкости как расстояние между переливными устройствами:

Тогда число ячеек полного перемешивания на тарелке

Относительный унос жидкости е в тарельчатых колоннах определяется в основном скоростью пара, высотой сепарационного пространства и физическими свойствами жидкости и пара. В настоящее время нет надежных зависимостей, учитывающих влия­ние физических свойств потоков на унос, особенно для процессов ректификации. Для этих процессов унос можно оценить с помощью графических данных, представленных . По этим данным унос на тарелках различных конструкций является функцией комплекса . Коэффициент т, учитывающий влияние на унос физических свойств жидкости и пара, определяют по уравнению:

Откуда



Высота сепарационного пространства равна расстоянию между верхним уровнем барботажного слоя и плоскостью тарелки, расположенной выше:

---

где Н – межтарельчатое расстояние, м; – высота барботажного слоя (пены), м .

В соответствии с каталогом, для колонны диаметром 800 мм расстояние ,

. Высота сепарационного пространства в нижней части колонны меньше чем в верхнем, поэтому определим для низа колонны:



Тогда



При таком значении комплекса унос е=0,11 кг/кг. Унос жидкости в верхней части колонны мало отличается от уноса в нижней части и в нашем примере е=0,134 кг/кг. Подставляя в уравнения (30) (33) вычисленные значения т, , , S и е, опре­деляем КПД по Мэрфри :








Зная эффективность по Мэрфри, можно определить концентрацию легколетучего компонента в паре на выходе из тарелки по соотношению:

где и у* – концентрация соответственно легколетучего компонента в паре на входе в тарелку и равновесная с жидкостью на тарелке.

Отсюда:

Аналогичным образом подсчитаны

---