 |
4.1.2 Определение флегмового числа. Уравнения рабочей линии
|
|
|
|
4. 1. 2 Определение флегмового числа. Уравнения рабочей линии
Уравнения рабочих линий процесса связывают действительные концентрации компонента в жидкой и паровой фазах в любом сечении колонны.
а) Уравнение рабочей линии верхней части колонны:
| ((6) |
б) Уравнение рабочей линии нижней части колонны:
| (7) |
где 
– молярная доля легколетучего компонента в паре, входящем снизу на тарелку, (мол. );
– флегмовое число;
– число питания;
– молярная доля легколетучего компонента в жидкости, стекающей с этой тарелки, (масс. ).
Число питания определяется по уравнению:
| ((8) |
Определим число питания:
| ( |
Рабочее число флегмы:
| (9) |
где 
– минимальное число флегмы.
Определяем минимальное число флегмы по уравнению:
| (10) |
Где 
- равновесная концентрация.
По уравнению (10) и рисунку А. 2 определим минимальное число флегмы при условии, что графически было определенно, что 
По уравнению (9) определим рабочее число флегмы:
Уравнение верхней рабочей линии (6) примет вид:
Уравнение нижней рабочей линии (7) примет вид:
4. 1. 3 Определение средних физических величин потоков пара и жидкости
Для определения основных размеров колонны, расходов греющего пара и воды требуется найти средние мольные, массовые составы, мольные, массовые и объёмные расходы по жидкости и пару, в также некоторые физические величины.
Для простой полной колонны, обогреваемой глухим паром (горячей водой) или острым паром, средние составы и расходы по жидкости и пару, а также физические величины определяют отдельно для верхней и нижней частей колонны.
А) Для жидкой фазы в верхней и нижней частях колонны
|
|
|
Мольные составы 
и 
определяют как среднеарифметические:
| (11) |
| (12) |
Где А – легколетучий компонент.
Мольные составы по уравнению (11) и (12) соответственно:
Мольные массы 
и 
определяются по уравнению (1):
Массовые составы 
и 
определяют по уравнению (2):
Средние температуры 
и 
определяем по Приложению А при соответствующих значениях и .
Плотности 
, 
определяю по уравнению:
| (13) |
где 
и 
– плотности легколетучего и труднолетучего компонентов при соответствующих температурах, 
.
Плотности легколетучего и труднолетучего компонентов при соответствующих температурах по [1] занесены в таблицу 3.
Таблица 3 - Плотность компонентов в зависимости от температуры
| Компонент | Плотность, | |
| 
| |
| Бензол | ||
| Хлороформ | 1389, 6 | |
Рассчитываем динамические коэффициенты вязкости 
, 
:
| (14) |
где 
, 
– коэффициенты динамической вязкости легколетучего и труднолетучего компонентов.
Коэффициенты динамической вязкости легколетучего и труднолетучего компонентов при соответствующих температурах по [4] занесены в таблицу 4.
Таблица 4 – Динамические коэффициенты вязкости
| Компонент | Коэффициент динамической вязкости, | |
|
|
| |
| Бензол | 0, 34001 | 0, 325 |
| Хлороформ | 0, 349 | 0, 336 |
Рассчитаем динамические коэффициенты вязкости по уравнению (14):
Рассчитаем температурный коэффициент:
| (15) |
где 
– динамический коэффициент вязкости жидкости при 
;
– плотность жидкости при .
Из уравнения (15):
Таблица 5 – Коэффициенты вязкости и плотности жидкостей при 
[4]
| Жидкость | Коэффициент вязкости, 
| Плотность жидкости,
|
| Бензол | 0, 649 | |
| Хлороформ | 0, 57 | |
| Вверху колонны | 
| 
|
| Внизу колонны | 
| 
|
Коэффициент диффузии (при 
):
| (16) |
где 
и 
– мольные объёмы растворенного вещества и растворителя, 
;
|
|
|
и 
– коэффициенты, зависящие от свойств растворенного вещества и растворителя.
Мольные объёмы растворённого вещества [3]:
Используя уравнение (16):
Коэффициент диффузии:
| (17) |
Рассчитаем коэффициент диффузии по уравнению (17):
Поверхностные натяжения можно найти:
| (18) |
где 
и 
– поверхностные натяжения исходных веществ при соответствующих температурах, 
.
По [4] поверхностные натяжения исходных веществ:
;
;
;
.
Поверхностные натяжения по уравнению (18):
Массовые расходы:
| (19) |
| (20) |
где 
, 
– массовые расходы питания и дистиллята, 
.
Используя уравнения (19) и (20):
Объёмные расходы:
| (21) |
Используя уравнения (21):
Б) Для паровой фазы в верхней и нижней частях колонны
Мольные составы определяем по уравнениям рабочих линий (6) и (7):
Мольные массы определяем на основе уравнения (1):
Массовые составы определяем на основе уравнения (2):
Средние температуры 
и 
определим по Приложению А при соответствующих значениях 
и 
. (мольные)
Плотности смесей определим по уравнению Клапейрона:
| (22) |
где 
– плотность пара при нормальных условиях ( 
, 
), кг/м3
– средняя температура пара, К;
– среднее давление в колонне.
Динамические коэффициенты вязкости рассчитаем по приближённой формуле:
| (23) |
где , – коэффициенты динамической вязкости легколетучего и труднолетучего компонентов при соответствующих температурах.
Используя уравнение (23):
Коэффициент диффузии:
| (24) |
По уравнению (24):
Массовые расходы:
| (25) |
Объёмные расходы пара:
| (26) |
|
|
|
