Материальный баланс куба-испарителя

В куб-испаритель (Рис. 12) непрерывно подаётся смеси известного состава. Часть смеси покидает испаритель в виде пара , а остальная часть – в виде жидкости .

Рисунок 12 – Схема материальных потоков в кубе-испарителе

- количество поступающей жидкости, кмоль;

- количество образующегося пара, кмоль;

- количество отводимой жидкости, кмоль;

- доля i-го компонента в исходной смеси;

- дол i-го компонента в отводимой жидкости;

- доля i-го компонента в паровой фазе.

Уравнения материального баланса могут быть записаны следующим образом:

• для всего потока:

(79)

• для каждого компонента:

(80)

В состоянии равновесия содержание i-го компонента в жидкой и паровой фазах связаны между собой:

, (81)

где - константа фазового равновесия, которая равна отношению упругости насыщенного пара чистого i-го компонента к общему давлению в системе :

(82)

Известно, что величина зависит от температуры и может быть рассчитана по уравнению Антуана (75).

Таким образом, возможно решение двух задач:

1. по известной температуре определить количества и составы жидкой и паровой фаз, покидающих испаритель;

2. по известному количеству отходящего пара определить температуру куба-испарителя.

Расчёт по заданной температуре

Согласно уравнению (81) долю i-го компонента в жидкой фазе можно выразить как:

(83)

Выражение (83) подставим в уравнение (80):

(84)

Отсюда содержание i-го компонента в паровой фазе можно записать как

(85)

Так как сумма мольных долей равна единице, то выражение (85) можно записать следующим образом:

(86)

Следовательно, решение задачи сводится к поиску такого значения , при котором удовлетворяется условие (86). Остальные неизвестные рассчитываем по уравнения (79, 85, 83).

Пример 8

В куб-испаритель непрерывно поступает жидкости известного состава (см. Таблицу 4). Давление в кубе атмосферное, температура 110⁰С.

Определить количества и составы выходящих из куба жидкой и паровой фаз.

Таблица 4 – Исходные данные для Примеров 8 и 9

№ компонента	Компонент	Коэффициенты уравнения Антуана				Мольная доля компонента,
		А	В	С
1	Бензол	15.9008	2788.51	- 52.36	0.502
2	Этилбензол	16.0195	3279.47	- 59.95	0.113
3	Толуол	16.0137	3096.52	- 53.67	0.297
4	Изопропилбензол	15.9722	3363.60	- 63.37	0.088

На Рис. 13 показано решение этой задачи с применением уже известной конструкции Given – Find. В качестве первого приближения величины выбираем половину питания .

Рисунок 13 – Определение количества и состава пара и жидкости при пропускании смеси через куб-испаритель

Рисунок 13 – Определение количества и состава пара и жидкости при пропускании смеси через куб-испаритель