Вся теория (1094484), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

концентраций жидкости на тарелке. в х — (/-диаграмме.

слоя жидкости) полностью вытесняется, а его концентрация меняется от у_н до у_к.

Рассмотрим на графике (рис. 13-25) схему работы тарелки. Для этого построим равновесную кривую 1 и рабочую линию про­цесса 2. Уравнение рабочей линии связывает концентрации газа (пара) и жидкости над и под тарелкой для любой тарелки.

Пар, барботируя через жидкость, не приходит в состояние равно­весия с ней, поэтому у_к < у_р. Концентрация жидкости в случае полного ее перемешивания меняется скачком до х_к- этому изменению соответствует пунктирная линия BD. Концентрация пара изменяется от у_н до у_к- этому изменению соответствует линия А В.

Начальной движущей силой по пару будет являться разность Ур ~ Ун, конечной у_р — у_к, а средней движущей силой —

Соответственно число единиц переноса для тарелои:

Из исходного графика и равенства следует: или Зная величину е , можно найти положение точки В. Выше и ниже расположенные тарелки изобразятся на диаграмме аналогич­ными ступеньками, причем концентрация жидкости, стекающей с выше расположенной тарелки, будет величиной х_н, а концентрация жидкости, покидающей тарелку ABD, будет начальной концентра­цией жидкости для ниже расположенной тарелки. Зная для двух соседних тарелок величины е , можно также найти положение точек В' и В". Линия, проходящая через эти точки, носит назва­ние кинетической кривой.

Следовательно, чтобы найти число тарелок колонны, достаточно между кинетической и рабочей линиями вписать ступенчатую лома­ную линию в интервале рабочих концентраций; число ступеней этой ломаной равно искомому числу реальных тарелок нолонны.

Положение кинетической линии можно определить так. Из основ­ного уравнения массопередачи, записанного для одной тарелки

Получим

Поверхность контанта фаз в случае барботажа определить труд­нее. Поэтому коэффициент массопередачи относят к площади барбо­тажа тарелки F₆ и обозначают K_yf, а число единиц переноса как

Коэффициент массопередачи рассчитывают с учетом известных коэф­фициентов массоотдачи в паровой и жидкой фазах по уравнению аддитивности

где т — тангенс угла наклона равновесной линии для участка одной тарелки (участки кривой равновесных составов для одной тарелки спрямляются).Таким образом, положение кинетической линии можно найти,определив K_Yf для ряда проведенных линий АВ между рабочей и равновесной зависимостями, вычислив значение е^ту и величины СВ.

Эффективность тарелки по Мерфри представляет собой отношение действительного изменения концентраций в газовой (паровой) фазе к предельно возможному. Предельно возможное изменение концен­траций будет в том случае, если пар, уходящий с тарелки, находится в равновесии с жидкостью, уходящей с тарелки.

Если на тарелке имеет место градиент концентраций жидкости по ходу ее движения, то газ (пар) непосредственно над жидкостью в различных точках тарелки будет разного состава. Из литературы известно, что вследствие высокой турбулизации газового (парового) потока газ (пар), подходя к следующей тарелке, практически пол­ностью перемешан; его концентрация под тарелкой постоянна по сечению колонны:

где у_Т — концентрация пара в какой-либо точке тарелки непосред­ственно над жидкостью состава х_т; у_рт — концентрация пара, равновесного с жидкостью состава х_т.

Очевидно, что в случае полного перемешивания жидкости у_т = = у_K, х_т = х_к,

24.Гидравлический расчет тарельчатых абсорбционных(ректификационных)колонн.

Перепад давления на ситчатой работающей тарелке может быть определен по уравнению

(13.17)

где — перепад давления на «сухой» тарелке в кгс/м²; р_а — перепад давления, необходимый для преодоления сил по­верхностного натяжения в кгс/м²; р_ж— перепад давления, необходимый для преодоления веса столба жидкости на тарелке, в кгс/м². Величину Ар_а легко определить по величине поверхностного натяжения. Очевидно, что в момент отрыва пузыря в жидкости

или

где а — поверхностное натяжение на границе фаз в кгс/м; d_a — диаметр отверстия в тарелке в м.Величины Ар_с и Ар_ж могут быть вычислены на основании данных Аксельрода Л. С:

где w₀ — скорость газового (парового) потока в отверстиях в м/сек; Уа ~ удельный вес газа (пара) в кгс/м*; к = 0,5 — отношение удельного веса пены на тарелке к удельному весу чистой жидкости; z — высота сливной перегородки в м; h — вели­чина напора слоя небарботируемой жидкости у сливной пере­городки.

21. Тепловой баланс процесса ректификации

вз

Обозначим: Q₁ — тепло, поступающее в кипятильник ректифи­кационного аппарата с греющим паром, в ккал/ч; Q₂ — тепло, поступающее с разделяемой смесью, в ккал/ч; Q₃ — тепло, поступа­ющее с флегмой, в ккал/ч; (Q ₄ — тепло, уходящее с дистиллятом, в ккал/ч; Q_b — тепло, уходящее с остат­ком, в ккал/ч, и Q₆ —тепло, теряемое в окружающую среду, в ккал/ч (рис. 12-15).

М.

Вг

При принятых обозначениях теп­ловой баланс процесса может быть выражен равенством:

(12.58)

Или

Qi + G,

где c_f, с_р, с_ш — теплоемкости соответственно исходной смеси, дистиллята, остатка, кДж/кг*град;,tр. tw — тем­пература исходной смеси, ди­стиллята и остатка ,°С; r_р — теплота испарения дистиллята в ккал/кг; остальные обозначе­ния прежние. Из уравнения (12.59) находим расход тепла на проведение про­цесса ректификации:

(12-60)

Если нагревание в кипятильнике производится водяным паром , расход его на проведение процесса составит

Х-в

(12.61)

Где — энтальпия водяного пара в ккал/кг; — температура кон­денсата в °С.

25.ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ НАСАДОЧНОЙ КОЛОННЫ.

Насадочные колонны могут работать либо в пленочном режиме либо в режиме близком к захлебыванию -режиме повисания жидкости .Наиболее интенсивно насадочные колонны работают в режиме подвисания. Контакт газа и жидкости в насадочной колонне , во время которого происходит обмен веществом и теплом между фазами, происходит , в основном, на смоченной поверхности насадки .Поверхность контакта фаз в насадочной колонне , через которую осуществляется массопередача , называют «активной поверхностью насадки».Она может быть как меньше так и больше геометрической поверхности насадки , и величина ее зависит от расхода газа и жидкости .При малом расходе жидкости ее может не хватить для смачивания всей поверхности насадки, поэтому расход жидкости («величина орошения»)должен обеспечивать полную смачиваемость всей поверхности насадки. При небольших расходах газа и жидкости трение между ними незначительно и количество удерживаемой жидкости не зависит от скорости газа. Контакт газа и жидкости происходит только на поверхности пленки жидкости , стекающей по насадке. Это пленочный режим. С увеличением скорости газа возрастает трение между газом и жидкостью и, вследствие этого происходит торможение жидкости: скорость стекания уменьшается , а толщина пленки увеличивается .Возрастание количества жидкости в слое насадки ведет к уменьшению сечения для прохода газа , срыву пленки жидкости и возникновению явления барботажа. Это приводит к увеличению поверхности контакта фаз , которая становится больше геометрической поверхности насадки .-Режим подвисания. Дальнейшее увеличение скорости газа приводит к возрастанию количества жидкости в насадке до того момента , когда сила трения газа о жидкость уравновесит силу тяжести жидкости , находящейся в слое насадки. Этот момент характеризуется полным затоплением насадки и называется « точкой захлебывания » .Работа промышленных насадочных колонн в точке захлебывания сопровождается значительными колебаниями гидравлического сопротивления вследствие неустойчивости течения газа и жидкости .Таким образом скорость газа в точке захлебывания является предельной скоростью и поэтому рабочая скорость газа в насадочных колоннах должна быть меньше скорости в точке захлебывания.

26.СХЕМА УСТАНОВКИ ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СМЕСИТЕЛЬНО ОТСТОЙНОЙ ЭКСТРАКЦИИ .ПОСТРОЕНИЕ РАБОЧЕЙ ЛИНИИ ПРОЦЕССА

Д ля осуществления одной ступени экстракции ( смешение фаз и их последующее разделение ) можно использовать один аппарат , в котором процесс проводят периодически ( вначале перемешивание , затем расслоение ) или два аппарата ; в одном перемешивание , а во втором –расслоение(отстаивание ) –процесс проводят непрерывным способом. При перемешивании одна из жидкостей диспергируется на мелкие капли которые распределяются в другой жидкости ( сплошная фаза )Простейшим смесительно –отстойным экстрактором периодического действия является аппарат с мешалкой .При проведений экстракции однократной экстракции непрерывным способом используют агрегат, состоящий из отстойника и смесителя . В смеситель типа аппарат с мешалкой исходный раствор и растворитель вводятся непрерывно , а смесь также непрерывно выводится из аппарата в последующий отстойник .Ввод жидкости L и G в смеситель этого типа (и вывод) можно осуществлять самотеком.

А)Инжекторный смеситель .Жидкость L с большой скорость вытекает из сопла и засасывает за счет своей кинетической энергии другую жидкостьG.Протекая через диффузор обе жидкости смешиваются , образовавшаяся смесь вытекает в отстойник .Для ввода жидкостей требуется один насос.

Б )Диафрагменный смеситель –представляет собой цилиндрический аппарат между фланцами-диафрагмы с несколькими отверстиями. Жидкости L ,G проходя через отверстия перемешиваются и направляются из смесителя в отстойник .

В)Трубчатый смеситель состоит из двух концентрических труб в которые жидкости L ,G поступают раздельно. Из отверстий внутренней трубы в кольцевой зазор между трубами с большой скоростью вытекает жидкость G и смешивается там с жидкостью L .

П ростейший отстойник представляет собой горизонтальную емость. Легкая фракция сливается через верхний штуцер , а тяжелая через трубопровод.

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)