5.1.7.2 Технологический расчет аппарата со ступенчатым контактом фаз.

Особенность – существенная дискретная неоднородность удельной поверхности контакта фаз по высоте аппарата. Кроме того, в большинстве случаев для них не приемлемо допущение о параллельном движении фаз в режиме идеального вытеснения, которое использовалось при выводе основного уравнения массопередачи.

, yк ≥ ук+1

, xн Рассмотрим схему проектного технологического расчёта

массообменного аппарата со ступенчатым контактом фаз

на примере тарельчатой колонны с противоточным

N движением газовой и жидкой фаз (рис.5.9).

yN xN Расход жидкой фазы определяется по формуле (5.56).

N-1 Исходя из материального баланса каждому значению L

yN-1 xN-1 соответствует значение хн, на L имеются ограничения

l+1 (см. рис.5.8), D и скорости движения фаз определяется по

yl+1 xl+1 уравнениям (5.57).

l

yl xl l-1

уl-1 xl-1

2

у2 х2 Рис. 5.9. Изменение концентраций фаз по высоте

1 тарельчатой колонны.

y1 x1

, yн =y1 , xк=х1

Высоту колонны можно связать с числом тарелок N и межтарельчатым расстоянием hм:

(5.62)

Величина , являясь одним из параметров оптимизации, в первом приближении мажет определяться из условия максимально допустимого уноса капель газовым потоком. Для различных типов тарелок имеются соотношения связывающие величину уноса ε с и скоростью газовой фазы . Обычно допускают жидкости на 1 кг газа.

Основная задача – определение N, обеспечивающих необходимый перенос распределяемого компонента из одной фазы в другую. Для этого вводится понятие эффективности тарелки по Мэрфри (КПД тарелки) , характеризующее степень достижения равновесия между уходящими с тарелки фазами:

(5.63)

где - концентрация распределяемого компонента в газовой фазе, равновесная с уходящим с l-ой тарелки потоком жидкости. Аналогичным образом можно найти , используя концентрации жидкой фазы.

Если , то такую тарелку называют теоретической. Т.е. имеем такой объём аппарата, концентрация распределяемого вещества на выходе из которого равна равновесной концентрации на входе в него: . В этом объёме аппарата происходит процесс полного (теоретического) обмена распределяемого вещества между обеими фазами.

Следует отметить, что при этом составы фаз рассматриваются в различных сечениях аппарата ( - над l-ой тарелкой, - под ней). Таким образом, в любом поперечном сечении аппарата равновесие не достигается , иначе отсутствовала бы движущая сила массопередачи.