Выведите уравнение рабочей линии исчерпывающей 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 жидкости, стекающей снизу колонны в кипятильник, одинаков с составом пара, поступающим из кипятильника в колонну (
).
Для вывода уравнений рабочих линий сделаем дополнительное допущение: фазы движутся в насадочной колонне идеальным вытеснением.
Материальный баланс:
Учитывая, что по допущению , получаем:
Обозначим:
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 рабочих концентраций в исчерпывающей части колонны
Построение полной рабочей линии на диаграмме
Графический расчет числа теоретических ступеней или высоты насадки
Определение минимального флегмового числа
Вопросы без вывода
Напишите основные уравнения массопередачи и уравнения массоотдачи. Что фактически является и что принято считать движущей силой того или иного процесса? Каков физический смысл коэффициентов массопередачи и массоотдачи и каково соотношение между ними (без вывода)?
Уравнение массоотдачи:
где
– нагрузка аппарата (поток распределяемого
вещества),
– поверхность соприкосновения фаз,
– время,
– коэффициент массопередачи.
Коэффициент массопередачи – количество вещества, переходящее через единичную границу раздела фаз за единичное время при единичной движущей силе.
где
– коэффициент распределения
– коэффициент массопередачи.
Коэффициент массопередачи – количество вещества, переходяего от границы раздела фаз в ядро потока (или в обратном направлении) через единичную поверхность раздела фаз.
Что называют «обратным перемешиванием» и как оно влияет на эффективность массообменного процесса в системе «газ (пар) – жидкость»?
Под продольным (обратным) перемешиванием понимают циркуляцию фаз в направлении противоположном движению потоков, а также поперечную неравномерность потоков. Влияние продольного перемешивания сказывается на уменьшение средней движущей силы процесса массопередачи и, следовательно, скорости массопередачи. Обратное перемешивание сильно возрастает с увеличением отношения диаметра аппарата к его длине.
В каком случае значения коэффициентов массопередачи, выраженные через концентрации разных фаз, численно одинаковы? Ответ обоснуйте.
Запишем уравнения аддитивности фазовых сопротивлений:
В хорошо растворимых газах все сопротивление сосредоточено в газовой фазе
В плохо растворимых газах все сопротивление сосредоточено в жидкой фазе
Как определить лимитирующую стадию массообменного процесса? Укажите способы воздействия на её скорость для систем «газ (пар) – жидкость».
Запишем уравнения аддитивности фазовых сопротивлений:
В хорошо растворимых газах все сопротивление сосредоточено в газовой фазе
, следовательно процесс переноса определяется скоростью диффузии вещества в газовой фазе (лимитируется газовой фазой). Для увеличения скорости следует турбулизировать поток газа.
В плохо растворимых газах все сопротивление сосредоточено в жидкой фазе
, следовательно процесс переноса определяется растворимостью газа в жидкости (лимитируется жидкой фазой). Для увеличения скорости следует турбулизировать поток жидкости или иными способами увеличивать растворимость газа в жидкости.