Что называют «высотой единицы переноса массы»? Как используется это понятие при расчёте массообменных аппаратов? Выведите уравнение аддитивности высот единиц переноса массы.
Высота единицы переноса (ВЕП) – величина, которая по смыслу выражает высоту массообменного аппарата, эквивалентную одной единице перенос Физический смысл ВЕП – высота участка рабочей части колонны, на котором достигается изменение концентрации распределяемого компонента, равное средней на этом участке движущей силе процесса, подсчитанной с учетом допущений:
Массовые расходы жидкой и газовой фазы постоянны.
Коэффициенты массопередачи постоянны.
Фазы движутся по МИС.
Компонент переходит из газовой фазы в жидкую.
Уравнение массоотдачи для всей поверхности:
Часто за основную характеристику
массообменного аппарата принимают его
высоту
.
В этом случае трудно определимую величину
связывают с высотой аппарата следующим
образом:
где
– поперечное сечение аппарата,
;
– удельная поверхность контакта фаз,
.
Откуда
Заменяя выражением, получаем
Так как
Обозначим
Тогда по смыслу
и
– общее число единиц переноса (ЧЕП)
– изменение рабочей концентрации
распределяемого между фазами вещества,
приходящееся на единицу движущей силы.
Обозначим и
и
– выражают высоту массообменного
аппарата, эквивалентную одной единице
переноса, или высоту единицы переноса
(ВЕП).
Тогда:
Уравнение аддитивности ВЕП:
Что называют «эффективностью (кпд) тарелки по Мёрфри»? Выведите зависимость между эффективностью по Мёрфри и числом единиц переноса массы на одну тарелку при идеальном смешении жидкости и идеальном вытеснении газа (пара).
Эффективность ступени (тарелки) по Мерфри (КПД Мерфри) выражают отношением изменения концентрации данной фазы на ступени к движущей силе на входе той же фазы в ступень.
Для газовой (паровой) фазы:
Для жидкой фазы:
С помощью КПД Мерфри можно графическим построением (кинетической линии) определить число реальных тарелок.
Связь с ЧЕП
Выведите уравнение рабочей линии укрепляющей части насадочной ректификационной колонны, указав соответствующие допущения. С какой целью получают это уравнение?
Для получения уравнений рабочих линий, необходимых для анализа процесса и расчёта аппаратов ректификации, примем следующие основные допущения:
Колонна работает без потерь вещества и теплоты.
Исходная смесь поступает в точку питания нагретой до температуры её кипения в этой точке.
Молярные теплоты испарения (конденсации) компонентов практически одинаковы.
Теплота смешения компонентов в жидкой фазе пренебрежимо мала.
Состав пара, выходящего сверху из колонны в дефлегматор, одинаков с составом флегмы, поступающей на орошение колонны (
).
Для вывода уравнений рабочих линий сделаем дополнительное допущение: фазы движутся в насадочной колонне идеальным вытеснением.
Материальный баланс:
Учитывая, что по допущению , получаем:
Уравнение рабочей линии укрепляющей части колонны:
Это уравнение
прямой
,
где
– тангенс угла наклона рабочей линии
к оси абцисс
– отрезок, отсекаемый рабочей линий на
оси ординат диаграммы y- x
Цель получения уравнения
Определение состава фаз в любом сечении колонны.
Построение рабочей линии на диаграмме
для
графического расчета числа теоретических
тарелок (или высоты насадки).Определение минимального флегмового числа
Расчет числа теоретических тарелок или высоты насадки