2.1.5 Середня концентрація рідини та пари в колоні

Середній склад рідини в мольних частках:

Середній склад пари знаходимо з рівняння робочої лінії [2]:

(2.7)

2.1.6 Густина пари

Знаходимо з виразу:

кг/м³, (2.8)

де М_ср – середня мольна маса пари:

М_ср = М_су · y_ср + М_чху(1–y_ср) = 76 · 0,66 + 154 (1–0,66) = 117,92 кг/кмоль;

Т_ср – середня температура пари.

Знаходимо t_ср за рис. 2.1 залежно від y_ср:

при y_ср = 0,66; t_ср = 58⁰,

Т₀ – абсолютна температура, К;

Р₀ – атмосферний тиск, Па;

Р – тиск в колоні, Па.

Тоді

кг/м³.

2.1.7 Густина суміші

Густину суміші знаходимо з виразу [1]:

, (2.9)

де ρ_су, ρ_чху – густина сірковуглеця та чотирихлористого вуглецю при t_ср=58⁰;

ρ_су = 1200 кг/м³;

ρ_чху = 1517 кг/м³ [7].

Тоді

.

Звідки ρ_р = 1302 кг/м³.

2.1.8 Витрата пари, що підіймається по колоні

Знаходимо з виразу:

, (2.10)

де τ – тривалість операції; τ = 5 годин.

Тоді:

м³/с. (2.11)

Масова витрата пари: кг/с.

2.1.9 Витрата рідини, що стікає по колоні

Знаходимо з виразу (2.10):

кг/с.

2.2 Тепловий розрахунок установки

2.2.1 Витрата тепла на підігрівання суміші

Приймаємо початкову температуру суміші t_п = 20⁰С.

Тоді:

кДж/опер. (2.12)

де С_F – теплоємність вихідної суміші при середній температурі t_Fcp:

,

кДж/кг·К, (2.13)

де С_су – теплоємність сірковуглецю [7], кДж/кг·К;

С_чху – теплоємність тетрахлорметану[7]; С_чху =0,84 кДж/кг·К;

– масова частка НК (сірковуглецю) в суміші; =0,3.

С_F= 0,3 ·1,005 + (1–0,3)·0,84 = 0,890 кДж/кг.

Теплові втрати приймаємо 3÷5% від Q_нагр

Тоді

Q_нагр.=[10000·0,89 (57–20)] · 1,05 = 0,346∙10⁶ кДж/опер.

2.2.2. Витрата тепла на процес перегонки

кДж/опер., (2.14)

де R_ср – середнє флегмове число для всього процесу, R_ср =9,075;

r_р – питома теплота пароутворення дистиляту.

,кДж/кг (2.15)

кДж/кг

де r_су,, r_чху – питома теплота пароутворення сірковуглецю та тетрахлорметану при t _р= 47⁰С;

r_су,=352,5 кДж/кг; r_чху= 204,8 кДж/кг; [1];

r_р = 0,96·352,5+(1–0,96) ·204,8 = 346,6 кДж/кг;

С_ср – середня теплоємність дистиляту;

С_ср = С_су · +С_чху (1– ) кДж/кг·К;

С_су, С_чху – теплоємність сірковуглецю та тетрахлорметану при t_р=47⁰С;

С_су = 1,005 кДж/кг·К; С_чху = 0,84 кДж/кг·К [7];

С_ср = 1,005 ·0,96+0,84 (1–0,96)=0,998 кДж/кг·К;

t_ср – середня температура пари, яка підіймається із куба в колону, і змінюється від t_f на початку процесу до t_W у кінці:

,

де t_W – температура кипіння рідини в кубі; t_W = 72⁰С;

– теплові втрати; приймаємо =3 ÷5% від Q_нагр.;

Q_пер. = 2826,09·(9,075+1)[346,59+0,998(64,5-57)]·1,05 =10,59·10⁶ кДж/опер.