3.3 Определение средних физических величин потоков пара и жидкости
Для определения основных размеров колонны (аппарата), расходов греющего пара и воды требуется найти средние мольные, массовые составы, мольные, массовые и объемные расходы по жидкости и пару, а 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 части колонны.
1) Для жидкой фазы в верхней и нижней частях колонны:
- мольные составы определяют как средние арифметические:
тогда мольные составы вычисляются по формуле:
(11)
- мольные массы определяют по формуле:
(12)
где = 58,08 - мольная масса ацетона;
= 60,00 - мольная масса уксусной кислоты.
- массовые составы компонентов А и В определяют по уравнению:
(13)
где - мольная масса смеси; индекс А или В указывает на компонент.
В этой и последующих формулах индекс i относится либо к верхней, либо к нижней частям колонны.
- средние температуры определяют по диаграмме при соответствующих значениях .
- плотности определяют по уравнению:
(14)
- плотности легколетучего и труднолетучего компонентов при соответствующих температурах, ;
динамические коэффициенты вязкости рассчитывают по уравнению:
(15)
где - динамические коэффициенты вязкости легколетучего и труднолетучего компонентов при соответствующих температурах, Па • с.
Для верхней части колонны:
,
Для нижней части колонны:
,
- прежде чем рассчитывать коэффициенты диффузии, определим коэффициенты диффузии бинарной смеси при и температурные коэффициенты , а для этого нам необходимо по формулам (14) и (15) рассчитать плотности и динамические коэффициенты вязкости веществ при :
-
(16)
где - динамический коэффициент вязкости жидкости при , мПа•с; - мольные массы исходных веществ, ;
- мольные объёмы растворённого вещества и растворителя, ;
А=1,15 и В=1,27 - коэффициенты, зависящие от свойств растворённого вещества и растворителя.
(17)
где - динамический коэффициент вязкости жидкости при , мПа•с; - плотность жидкости при , .
- теперь по приближенной формуле рассчитаем коэффициенты диффузии :
(18)
где - коэффициент диффузии бинарной смеси при , .
- поверхностные натяжения определяют по уравнению:
(19)
где - поверхностные натяжения исходных веществ при соответствующих температурах, .
- мольные расходы рассчитывают по уравнениям:
где - мольные расходы питания и дистиллята, ;
- флегмовое число.
- массовые расходы рассчитывают по уравнениям:
где - массовые расходы питания и дистиллята, .
- объемные расходы рассчитывают по соотношению:
(20)
2) Для паровой фазы в верхней и нижней частях колонны:
- мольные составы определяют по уравнениям рабочих линий при подстановке в них соответственно :
- уравнение рабочей линии для верхней части (21)
колонны.
- уравнение рабочей линии для нижней (22)
части колонны.
мольные составы определим по формуле (11):
- мольные массы определяют по уравнению (12) при соответствующих значениях :
- массовые составы определяют по уравнению:
- средние температуры определяют по диаграмме при соответствующих значениях :
- плотности смесей определяют по уравнению Клапейрона:
(23)
где - плотность пара при нормальных условиях (=273 К,
), ;
- средняя температура пара, К;
- среднее давление в колонне, мм рт. ст.
- динамические коэффициенты вязкости рассчитывают по приближенной формуле:
(24)
- коэффициенты диффузии рассчитывают по приближенной формуле:
(25)
где - средняя температура пара, К; - среднее давление в колонне, мм рт. ст.
мольный расход пара, который принимается постоянным по высоте колонны, определяют по уравнению:
(26)
где - массовый расход дистиллята,
- массовые расходы определяют по уравнению:
(27)
- объемные расходы пара рассчитывают по соотношению:
(28)
- Введение
- 1. Аналитический обзор
- 1.1 Конструкции ректификационных колонн
- 1.3 Виды колпачковых тарелок
- 2. Технологическая часть
- 3.1 Равновесные данные
- 3.2 Материальный баланс
- 3.3 Определение средних физических величин потоков пара и жидкости
- 3.4 Тепловой расчёт установки
- 3.5 Гидравлический расчет
- 3.5.1 Расчет скорости пара и диаметра колонны
- 3.5.2 Расчет высоты газожидкостного (барботажного) слоя жидкости
- 3.5.3 Брызгоунос
- 3.5.4 Захлебывание
- 3.5.5 Определение кинетических параметров
- 3.5.6 Локальная эффективность тарелки
- 3.5.7 Расчет высоты колонны
- 3.5.8 Определение высоты колонны и гидравлического сопротивления
- 3.6 Подробный расчет дефлегматора
- 3.6.1 Температурная схема процесса
- 3.6.2 Выбор теплообменника
- 3.6.3 Расчет коэффициентов теплоотдачи
- 3.6.4 Термическое сопротивление стенки и загрязнений
- 3.6.5 Метод итераций
- 3.6.6 Уточнение коэффициентов теплопередачи и поверхности теплоотдачи
- Выводы