Никольский Б.П., Григоров О.Н., Позин М.Е. Справочник химика (Том 5) (1113399), страница 105
Текст из файла (страница 105)
Па второму ма!аду движуп!ая сила рассчитывается через число единиц переноса, а кинетика выражается с помощью высоты единицы переноса ВЕП (для насадочных колонн) или числа единия переноса, соответствующего одной тарелке (для тарельчатых колонн).
Г!о третьему методу кинетина выражается с помощью высоты, эквивалент»ай теоретической ступени изменения коицеатрадии ВЭТС (для насадочиых колонн), или к, и. д, тарелки (для тарельчатых иолони); движущая сила расс'!итывается косвенгю 'через число теоретических ступеней изменения канпентоапии (или теоретических тарелок). ПЕРВЫИ МЕТОД РАСЧЕТА 49.
Этот метод применяется преимущественна в тех случаях, когда имеются расчетные уравнения для вычисчення коэффициента массопередачи. Процесс ректификаиии 50. Для аппаратов с фиксированной поверхностью фазового контакта применяют в зависимости от способа выражения коэффициента массопередачи, следующие уравнения.
871 уравнсиие (Х-54) можно привести к виду; ()« — — ОО+ 6и,си, (ггк — е„) — 6пса(!л ! )+ с!»от зт (х-55) где с и га — теплоемкость кубового остатка и дистиллата„ дж/(яиоль.град). Приближенно: 070 х. льсорьцмя. рнктивмкяцня, цврьгонкх а) Если коэффициент массопередачи выражен в кладь/[мз ° сех(ЛУ Ц), то поверхность фазового контакта: Св г Ду 0„ . /г — [' ~ — = —" [и л[з Кэ/ / у'-у Кэу (Х-60) нлн 0 Г [(х 0х угх = — те М~ цхг .[ х — х' Кс/ (Х-6Ц При прямолинейной равновесной зависимости: Р 0 х[з Кау Луср (Х-62) илн Г= С мэ Кг/ Ьхср (Х-Я) Луб Лум Уср = ~3 !я Луи (Х-64) где Ьуа и Лу„— наибольшая и наименьшая разность равновесной н рабочей концентрации, дали моля.
Коэффицнеит массопередачи, отнесенный к паровой фазе, определяется по уравнению: 1 1 т — = — +— Кэ/ ()а/ [) / (Х-03) где йг[-коэффициент массоотдачн со с[арапы паровой фазы, хмель/[мг сек(ЬУ= 1Ц; [1„[ — коэффициент массоотдачн со стороны жидкой фазы,хмель/[и'сек(Ля= Ц); т — средний тангенс угла наклона равновесной линии на рабочем участке [Х-Ц: т= — =— К./ ЬУ р (Х-66) Лхгр В этих формулах[ Сг — количество паровой фазы, клоль/сек; 0„— количество жшшай фазы. кмоль/сек; С вЂ” количество распределяемаго между фазами вещества, переходящее иэ паровой фазы в жидкую, виоле/сех. тг— число единиц переноса нри расчете по паровой фазе [формула (Х-80)); т„— число единиц переноса при расчете по жидкой фазе [формула (Х-81Ц; у 'иу'— содержаиие легнвлетучего компонента в паровой фазе и равновесное в любом сечении аппарата, дали маля; х и х' — содержание легколетучего компонента в жидкой фазе' и равновесное в любом сечении аппарата, доли моля; Лу,э— средняя движущая сила, выраженная в концентрациях паровой фазы прн линейной равновесной зависимости, доли моля; Лх,р — средняя движущая сила.
' выраженная в концентрациях жидкой фазы при линейной равновесной зависимости, доли моля; Кэ[ — коэффициент массопередачи, отнесенный к паровой фазе; К„[ — коэффициент массопередачи, отнесенный к жидкой фазе. Часто количества паровой (газовой) фазы обозначают символом Сч или 0„, а количестве жидкой фазы — 0 . Аналогично коэффицненты массопередачи обозначают Ке[, Кч[ или Кам К„,. а коэффициент массаотдачи йа[, йвг илн в-, -. М редняя движущая сила рассчитывается по формуле[ методы рлсчвтл процвссов вьсорьцим и рвктивиклции Коэффициент массопередачи, отнесенный к жилкой фазе, определяется па уравяению: 1 1 1 — = — +— К / т[)э/ (Х-67) или Сг / х 0„ Н ° Г тх Кгь/ х — х Кге/ Если равновесная н рабочие ливии прямые, то: 0 Кэь/ Луср (Х 60) (Х-70) нли Н= 0 Кгь/ Лхср В этих формулах: / — площадь свободного сечения аппарата, м'! К„,— объемный коэффициент массопередачи, отнесенный к паровой фазе; К„„— объемный коэффициент массопереаачи.
отнесенный к жидкой фазе. Объемный коэффициент массопередачн, отнесенный к паровой фазе, определяется по уравнению: 1 1 т + (Х-72) Крь Руи рхе тле йг„— объемный коэффициент массоотдачи со стороны паровой фазы, аваль/1м' ° сех (ЬУ=Ц); [1,— объемный коэффициент массоотдачи со стороны м[идкой фазы, хмель/[м[ ° сек (Ьх= Ц). Объемный коэффициент массопередачи, отнесенный к жидкой фазе, определяется по уравнению: .
(Х-73) 1 1 1 К„.- -6„+У- б) Если объемный ноэффициент массопередачи выражен и Цсек, то высота лапы контакта определяется по формулам (Х-12Ц или (Х-123) и (Х-124). Процесс абсорбции 62. Прп расчетах процесса абсорбции обычно применяют следующие способы выражения состава: а) в мольных долях [см., например, формулы (Х.Ц вЂ (Х-6)); а) в относительных концентрациях. зам !з[ 673 б) Если коэффициент массапередачи выражен в м/сек, то применяется расчетная формула (Х-172). 61.
При наличии двухфазнбго потока поверхность контакта, образующаяся а процессе движения потоков в аппарате, не может быть определена непосредствешю. В таких случаяк кинетику процесса выражают через объемный коэффициент массопередачи. В зависимости от размерности объемнога коэффициента массопередачи првменяют следуюн[ие уравнения.
а) Есяи объемный коэффициент массопередачи выражен в хлаль/[из сех(ЬУ= 1Ц и значение ега постоянно, то высота зоны контакта определяется по формуле[ С„г Лу 0„ К / ~ у. — у = К„./ (Х-68) Х. АБСОРБЦИЯ, РЕКТИФИКАЦИЯ, НЕРЕГОНКА 53, При выражеаии состава в относительных концентрациях и постоянном значении коэффициента массопередачн высота зоны контакта определяется по формуле: г( о» = — т к„,./ ) у — у" =к„,/ и или Е / дХ л (Х-75) Если рабочая н равновесная линии прямые. то: Н= 6 К„ / АУ 6 // = к ./Ах»Р (Х-76) или (Х-77) Определение числа единиц перекоса 54, Для приближенных расчетов числа единиц переноса можно вычислить.
по следующим формулам. а) При абсорбции: уб ду (Х-78) В этих формулах: 6» — количество чистого инертного газа, лмоль/ггк; Š— количество чистого абсорбента (чистой жидности), кмагь/сек; 6 — количество распрелеляемого между фазами вещества, переходящее из газовой фазы . в жидкую, кмоль/сгл; / — площадь свободного сечения аппарата, м', У и У*— содержание поглощаемого компонента в газовой фазе и равновесное в любом сечении аппарата, кмоль ригиределлгмога агщгства/хиаль чистого инертного газа; Х и Х' — содержание поглощаемого компонента в жидкой фазе и равновесное в любом сечении аппарата, кмоль раглределлгмого вещества/кмоль чис- . той жидкости; ЬУ»р — средняя движущая сила,'выраженная в концентрациях газовой фазы при линейной равновесной зависимости; ОХ»р — средняя движущая сила, выраженная в концентрациях жидкой фазы при линейной равновесной зависимости; т и т — числа единиц переноса при расчете по газовой или жидкой фазе 1формулы (Х-78) и (Х-79)[; Кт» — объемный коэффициент массопередачи, отнесенный к газовой фазе [формула (Х-72)[; /(»» — объемный коэффициент массопередачи, отнесенный к жидкой фазе [формула (Х-73)1 МЕТОДЫ РАСЧЕТА НРОЦЕССОВ АБСОРБЦИИ И РЕКТИФИКАЦИИ 55.
Число единиц переноса (т» или т,) имеет о ысл, так как дробь под интегралом понаэываег, какое число елиииц массы вещества перекоднт из одной фазы в другую (б(у или г(х) при величине движущей силы (у' — у нли х — х»), ранкой единице. Число едияиц переноса определяется различными способамн, два из которых наиболее употребнтельны. 55. Первый способ: определение числа единиц переноса методом графи. ческого интегрирования. Например, для процесса ректификации: з»оа (Х-82) и»»ч где у* — мальный равновесный состав пара, дали елинипы; у — мольный рабочий состав пара, доли единицы.
Для ряда значений х определяют по справочнику у» и вычисляют по урзв- 1 агниям рабочих линий у. Далее вычисляют значение —,, строят кривую 1 у — у (рис. Х-6) в координатах] —,1 — уи измеряют по масштабу площадь. за- ]у у) ключенную между кривой, осью абсцисс и ординатами точек у»»» и у»»». Величина этой площади определяет число единиц переноса. Аналогичным образом находят т„. у'у 57.
Второй способ: графическое определение числа единиц переноса 'методом единичиых объемов. Для расчета, например, абсорбера разбивают колонну на ряд элементов (единичных объемов). Под единичным объемом подразумевают такой объем аппарата, в котором изменение содержания компонента в одвой из фаз равно средней движущей силе в пределах этога же объема. /м Для единичного объема У» — У„= Г у =-(у — у»]»». Следовательно: у у уа б )б ]и б у тз = 1 " = 1 (Х-83) т»а» у ° "»х. »б г (1 1 ) Рис Х-6. Определение числа единиц переноса методом графического интегрирования (процесс ректификации). или хб г/Х =.~ л' — х (Х-79) б) При ректификацин: (Х-86) ум хб тх= ~ х х» или (Х-81) 43* ]'б Значение интеграла [ , „ для всей 1' — У* у„, колонны равно числу единичных объемов.
Графическое определение числа единичных объемов иа диаграмме У вЂ” Х (Рчс Х-7) осуществляется следующим образом. Проводят кривую равновесия СО. рабочую линию»(В [уравнения этих линий см. формулы (Х-3О) — (Х-37)[ и линию /»М, которая делит пополам отрезки ординат„заключенные между рабочей линией н кривой равновесия, Паоле этого проводят горизонтальную линию ВЕ, соответствующую ординате У» (содержание компонента на выходе из аппарата), таким образом, чтобы В)]=ДЕ, и из Вз и мжки Е восстанавливают перпендикуляр Ер до пересечении с рабочей линией. подобия треугольников следует, чта ЕР КД т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
