3.2 Построение кривых изобар пара и жидкости
Расчет однократного испарения бинарной смеси
Зависимость
между температурой
и
давлением
насыщенных паров
компонента представляется в виде формулы Антуана:
,
°С
,
°С.
Полученный интервал между этими температурами кипения разбиваем на 10 равных интервалов:
°С/10,
При данных температурах рассчитываем давления насыщенных паров
компонентов
и
:
,
т.е.
,
.
По
значениям
и
определяются
мольные доли НКК в жидкой фазе
.
Мольные доли в равновесной паровой фазе определяются по формуле:
.
Пересчет мольных долей в массовые для двухкомпонентной смеси производится по формулам:
,
Результаты расчетов сводим в таблицу.
Температура, 0С |
Рнкк |
Рвкк |
х |
у |
х/ |
у/ |
t нкк |
|
|
|
|
|
|
…… |
|
|
|
|
|
|
t вкк |
|
|
|
|
|
|
3.3 Построение изобарных кривых жидкости и пара, комбинированной диаграммы и диаграммы.
Построение кривых изобар проводится в следующих координатах: по оси абсцисс откладываются мольные составы фаз по НКК, а по оси ординат - температуры кипения НКК и ВКК. По данным таблицы 1 строим график кривых изобар пара и жидкости (рисунок 5).
t, °C
xˈ, yˈ
Рисунок 5 - Изобарные кривые жидкости и пара
Построение диаграммы проводится в следующей системе координат: по оси абсцисс откладываются мольные доли НКК в жидкой фазе, а по оси ординат - мольные доли НКК в паровой фазе.
Проводится диагональ в квадрате, полученном при построении системы координат.
С
использованием предыдущих расчетов,
на диаграмме наносятся точки,
соответствующие
и
.
После этого полученные точки необходимо
соединить плавной кривой (рисунок 6).
Затем
строится линия сырья. Для этого
рассчитываются
и
:
,
.
Рисунок 6 - Х –У диаграмма
Пересечение
кривой равновесия и сырья в точке
дает составы
и
,
полученные при вводе сырья в колонну в
процессе ОИ (рисунок 7).
Рисунок 7 - Построение линии однократного испарения
3.4 Построение линий рабочих концентраций, графическое определение числа теоретических и действительных тарелок
Для
определения числа теоретических тарелок
надо располагать линией равновесия и
знать закон изменения сопряженных
концентраций
и
по высоте колонны. В диаграмме
зависимость
сопряженных концентраций представляет
собой рабочую линию процесса. Можно
выявить характерные точки, которые
проходит рабочая линия для верхней
части колонны. При
,
т.е. рабочая линия проходит через точку
,
находящуюся на диагонали диаграммы
.
Положение точки
зависит только от состава ректификата
и не зависит от величины потока флегмы.
Поэтому через точку рабочая линия проходит независимо от того, изменяется масса потока флегмы по высоте колонны.
Для
определения координат второй точки
принимается
(рисунок
8).
,
,
.
Для
определения координат третьей точки
(точки
)
рабочей линии
принимается
.
,
,
.
Последовательность построения рабочих линий следующая:
- при х=yD находят точку D на диагонали квадрата;
- откладывают отрезок ув на оси ординат (точка В);
- соединяют две точки сплошной линией - эта рабочая линия концентрационной части колонны;
- при х=xw находят точку W на диагонали квадрата
- откладывают отрезок хс на оси ординат (точка C);
- соединяют две точки сплошной линией – эта рабочая линия отгонной части колонны (рисунок 8).
DB - рабочая линия концентрационной части, СW – рабочая линия отгонной части
Рисунок 8 – Построение рабочих линий
Для теоретической тарелки составы по НКК пара, уходящего с тарелки, и жидкости, стекающей с нее находятся в равновесии. Поэтому число теоретических тарелок (ступеней процесса) графически получают путем проведения вертикальных и горизонтальных отрезков между рабочими линиями и линией равновесия. Вертикальные отрезки характеризуют изменения состава паровой фазы, а горизонтальные – жидкой фазы на теоретической тарелке (рисунок 9).
Рисунок 9 – Графическое определение числа теоретических тарелок
По построенному графику определяем число теоретических тарелок в колонне:
- в концентрационной части
- в отгонной части
Затем делается расчет с помощью ЭВМ