Дз.Р. Калішук, М.П. Саевіч Працэсы і апараты хімічных вытворчасцей

Рэкамендацыі для выканання задач 8А–8Д

Перад рашэннем задач 8А–8Д неабходна вывучыць па падручніках тэмы «Асновы масаперадачы» і «Перагонка і рэктыфікацыя, апараты і ўстаноўкі для ажыццяўлення працэсаў», а таксама па дапаможніку [6] азнаёміцца з матэрыялам на с. 319–325, прыкладамі 7.5–7.10, 7.15–7.17, пракладам разліку рэктыфікацыйнай устаноўкі на с. 351–361 (па дапаможніку [7] – з матэрыялам на с. 288–295, прыкладамі 6.4–6.9, 6.12–6.14, прыкладам разлікаў рэктыфікацыйнай устаноўкі на с. 315–325). Мэтазгодна рашаць гэтыя задачы пасля выканання задач па тэме «Абсорбцыя», таму што многія пытанні разлікаў абсорбераў роднасныя з пытаннямі разлікаў рэктыфікацыйных калон. Напрыклад, рабочая скорасць пары ў талерчатай рэктыфікацыйнай калоне вызначаецца па тых самых залежнасцях, па якіх разлічваецца рабочая скорасць газу ў талерчатых абсорберах.

Адным з важнейшых пытанняў, якое рашаюць пры разліках працэсаў перагонкі і рэктыфікацыі, з’яўляецца вызначэнне ўмоў раўнавагі для сістэмы пара – вадкасць. Для ўсіх бінарных сістэм, якія ўпамінаюцца ў задачах 8А–8Д, эксперыментальныя даныя па складу фаз і тэмпературы ва ўмовах раўнавагі прадстаўлены ў дапаможніку [7] (гл. дадатак В, табліцы XLIII, с. 457–460). З дапамогай гэтых даных будуюць х− у -дыяграму і t− х− у -дыяграму. На х− у -дыяграме лінія раўнавагі паказвае для стану раўнавагі ўзаемную сувязь малярнай долі лёгкалятучага кампанента (ЛК) у вадкасці х , кмоль/кмоль, са змяшчэннем яго ў паравой фазе у , кмоль/кмоль. На t− х− у -дыяграме дадаткова для стану раўнавагі даецца інфармацыя аб узаемнай сувязі тэмпературы са складам пары (лінія кандэнсацыі) і вадкасці (лінія кіпення). У дапаможніку [6] вышэйадзначанае ілюструецца рысункамі 7.6, 7.7 і інш. (у дапаможніку [7]

– рысункамі 6.7, 6.9 і інш.). Узаемную сувязь змяшчэнняў ЛК у вадкай і паравой фазах па вышыні рэктыфікацыйнай калоны ўстанаўліваюць ураўненні яе рабочых ліній:

для верхняй часткі

для ніжняй часткі

Дз.Р. Калішук, М.П. Саевіч Працэсы і апараты хімічных вытворчасцей

дзе GR і D – малярныя расходы флегмы і дыстыляту адпаведна, кмоль/кмоль.

дзе F – малярны расход зыходнай сумесі (сілкавання), кмоль/с.

Важным этапам разлікаў рэктыфікацыйнай калоны з’яўляецца пабудова на х− у -дыяграме яе рабочых ліній. Гэтыя лініі сумесна з лініяй раўнавагі сумесі, якая раздзяляецца ў калоне, выкарыстоўваюцца для вызначэння рухальнай сілы працэсу, ліку тэарэтычных талерак, размеркавання складу фаз па вышыні апарата і інш.

У літаратуры прыводзяцца апісанні розных метадаў пабудовы рабочых ліній. Адным з самых простых з’яўляецца метад, ілюстрацыя да якога змешчана на рысунку 6. Пачатак каардынат ( x = 0; у = 0 ) злучаецца з пунктам Е ( x = 1 кмоль/кмоль; у = 1 кмоль/кмоль) адрэзкам прамой – лініяй роўных канцэнтрацый. На лініі роўных канцэнтрацый адзначаюцца

малярная доля ЛК у пары ў кубе калоны і наверсе яе адпаведна, кмоль/кмоль. На восі абсцыс адзначаюць малярную долю ЛК у зыходнай сумесі хF . У залежнасць (73) замест х падстаўляюць велічыню хF і разлічваюць у F – малярную долю ЛК у пары ў месцы падачы зыходнай сумесі ў калону. Пасля гэтага на дыяграму наносяць пункт С ( хF , уF ). Злучаюць пункт С з пунктамі А і В адрэзкамі прамой і атрымліваюць: АС – рабочую лінію нізу калоны; СВ – рабочую лінію верхняй часткі яе.

дзе у*F – малярная доля ЛК у пары, які знаходзіцца ў стане раўнавагі з вадкай зыходнай сумессю, кмоль/кмоль.

Аптымальны рабочы флегмавы лік вызначаюць шляхам тэхнікаэканамічных разлікаў, ён большы за мінімальны ў β разоў ( β – каэфіцыент лішку флегмы). Рабочы флегмавы лік таксама можна разлічыць па эмпірычнай залежнасці:

Дз.Р. Калішук, М.П. Саевіч Працэсы і апараты хімічных вытворчасцей

Пры рашэнні задачы 8А вызначаюць і разлічваюць: масавыя долі ЛК у кубавым астатку, зыходнай сумесі і дыстыляце; масавыя расходы кубавага астатку і дыстыляту; раўнаважны склад вадкасці і пары для сумесі; мінімальны і рабочы флегмавыя лікі; ураўненні рабочых ліній калоны; лік тэарэтычных талерак ніжняй часткі калоны (з х− у -дыяграмы); сярэдні склад вадкасці ў калоне; сярэдні склад пары ў калоне; сярэднія тэмпературы вадкасці і пары ў калоне; сярэднія шчыльнасці вадкасці і пары ў калоне; скорасць пары ў калоне (гл. ураўненне (64)); сярэдні аб’ёмны расход пары па калоне; дыяметр калоны.

Сярэдні аб’ёмны расход пары па калоне V п , м3/с, можна разлічыць па ўраўненню

Пры рашэнні задачы 8Б вызначаюць і разлічваюць: масавы расход вады ў дэфлегматары; расход цяпла ў дэфлегматары; умовы раўнавагі для сумесі (з пабудовай лініі раўнавагі на х−у -дыяграме і t−х− у -дыяграмы); тэмпературу кандэнсацыі пары флегмы і дыстыляту; адносную цеплату кандэнсацыі пары флегмы і дыстыляту; расход пары флегмы і дыстыляту; рабочыя лініі калоны; рабочы флегмавы лік; прадукцыйнасць калоны па дыстыляце; масавыя долі ЛК у кубавым астатку, зыходнай сумесі і дыстыляце; прадукцыйнасць калоны па зыходнай сумесі і кубавым астатку; лік тэарэтычных і сапраўдных талерак; вышыню талерчатай часткі калоны; сярэднія склады вадкасці і пары ў калоне; сярэднюю тэмпературу пары ў калоне; сярэднюю шчыльнасць пары ў калоне; сярэдні аб’ёмны расход пары ў калоне; дыяметр калоны. Масавы расход пары флегмы и дыстыляту Gм , кг/с, разлічваюць з ураўнення

Дз.Р. Калішук, М.П. Саевіч Працэсы і апараты хімічных вытворчасцей

дзе Qд – расход цяпла ў дэфлегматары, Вт;

r D – адносная цеплата кандэнсацыі пары флегмы і дыстыляту, Дж/кг.

Пры рашэнні задачы 8В вызначаюць і разлічваюць: умовы раўнавагі сумесі (з пабудовай лініі раўнавагі на х− у -дыяграме і t− х− у - дыяграмы); адносныя малярныя расходы кубавага астатку і зыходнай сумесі; мінімальны і рабочы флегмавыя лікі; рабочыя лініі калоны; тэмпературы дыстыляту, зыходнай сумесі і кубавага астатку; сярэдні склад вадкасці ў калоне і яе тэмпературу; цеплаёмістасці зыходнай сумесі, дыстыляту і кубавага астатку, адносную цеплату кандэнсацыі пары дыстыляту і флегмы; малярныя масы дыстыляту, зыходнай сумесі і кубавага астатку; малярныя і масавыя расходы дыстыляту, зыходнай сумесі і кубавага астатку; лік тэарэтычных талерак. Для вызначэння ўзаемнай сувязі малярнага расходу дыстыляту D з расходам цяпла ў кіпяцільніку Qк , Вт, патрэбна выкарыстаць ураўненні цеплавога балансу кіпяцільніка і дэфлегматара з улікам наступных залежнасцей:

ураўнення для вызначэння адноснага малярнага расходу кубавага астатку w :

ураўнення для вызначэння адноснага малярнага расходу зыходнай

дзе W і F – малярныя расходы кубавага астатку і зыходнай сумесі адпаведна, кмоль/с.

Ураўненні ўзаемнай сувязі малярных і масавых расходаў:

дзе GW і GF – масавыя расходы кубавага астатку і зыходнай сумесі

Дз.Р. Калішук, М.П. Саевіч Працэсы і апараты хімічных вытворчасцей

Рыс. 7. Да вызначэння шляху вадкасці на талерцы: 1 – пераліўныя планкі; 2 – рабочая частка талеркі; 3 – пералівы

адпаведна, кг/с;

M W і M F – малярныя масы кубавага астатку і зыходнай сумесі адпаведна, кг/кмоль.

Пры рашэнні задачы 8Г вызначаюць і разлічваюць умовы раўнавагі сумесі (з пабудовай лініі раўнавагі на х− у -дыяграме і t− х− у - дыяграмы); мінімальны і рабочы лікі флегмы; рабочыя лініі калоны; лік тэарэтычных талерак; сярэднія склады вадкасці і пары ў калоне; сярэднія тэмпературы вадкасці і пары ў калоне; адносную лятучасць кампанентаў сумесі ў калоне; сярэднюю дынамічную вязкасць вадкасці ў калоне; даўжыню шляху вадкасці на талерцы; ККДз (эфектыўнасць) талерак; лік сапраўдных талерак; вышыню талерчатай часткі калоны; шчыльнасці пары і вадкасці ў калоне; рабочую скорасць пары ў калоне; сярэдні аб’ёмны расход пары праз калону; масавыя расходы дыстыляту, кубавага астатку і зыходнай сумесі.

Адносная лятучасць кампанентаў сумесі ў калоне