5.3 Коэффициенты массопередачи и высота колонны

Плотность ацетона при 20 ^оС : 810 кг / м³

Плотность метанола при 20 ^оС :800 кг / м³

Плотность ацетона при температуре кипения : 710 кг / м³= 0,710 г/мл

Плотность метанола при температуре кипения :690 кг / м³= 0,690 г/мл

Плотность ацетона при температуре 57,65 °С : 750 кг / м³= 0,750 г/мл

Плотность метанола при температуре 57,65 °С :745 кг / м³= 0,745 г/мл

Плотность ацетона при температуре 63,4 °С : 755 кг / м³= 0,745 г/мл

Плотность метанола при температуре 63,4 °С :750 кг / м³= 0,740 г /мл

Мольный объём ацетона в жидком состоянии при температуре кипения : 58,08/0,710 = 81,8 см³/ моль

Мольный объём метанола в жидком состоянии при температуре кипения : 32,04 / 0,690 = 46,43 см³/ моль

Мольный объём ацетона в жидком состоянии при температуре 57,65 °С : 58,08/0,750=77,44 см³/ моль

Мольный объём метанола в жидком состоянии при температуре 57,65 °С : 32,04 / 0,745 = 43,01 см³/ моль

Мольный объём ацетона в жидком состоянии при температуре 63,4 °С : 58,08/0,745 = 77,96см³/ моль

Мольный объём метанола в жидком состоянии при температуре 63,4 °С : 32,04 / 0,740= 47,12 см³/ моль

Вязкость ацетона при 20 ^оС : 0,47 мПа*с

Вязкость метанола при 20 ^оС : 0,6 мПа*с

Коэффициент диффузии в жидкости при 20 ^оС можно вычислить по формуле :

D_x20 = (10^-6*(1/Ma +1/Mm))/ (AB*(μ_x )^0.5( v_a^1/3+ v_m^1/3)²) , A =B = 1

D_x20в = 4.800*10^-9м²/с

D_x20н = 4.769*10^-9м²/с

Температурный коэффициент bопределяем по формуле :b= 0.2*(μ_x)^0.5/(ρ_x)^1/3

b_в= 0,0157

b_н= 0,0157

Коэффициент диффузии в жидкости при средней температурке t:Dx=D_x20(1-b(t-20))

Dx_в= 4.800*10^-9*(1-0,0157*(57,65-20)) = 2,043*10^-9м²/с

Dx_н= 4,769*10^-9*(1-0,0157*(61,4-20)) = 1,661*10^-9м²/с

Коэффициент диффузии в газовой фазе может быть вычислен по следующей формуле :

D_y = 4.22*10^-2*T^3/2*(1/M_a+1/M_m)/(P*(v_a^1/3+v_m^1/3))

D_yв = 4.22*10^-2*(57,65+273,15)^3/2*(1/58,08+1/32,04)^0,5/(10⁵*(77,44^1/3+43,01^1/3)²= 9,244*10^-6м²/с

D_yн= 4.22*10^-2*(61,4+273,15)^3/2*(1/58,08+1/32,04)^0,5/(10⁵*(77,96^1/3+47,12^1/3)²= 9,173*10^-6м²/с

Вязкость паров для верхней части колонны :

μyв = μyн = 0,0085 спз

Для верхней части колонны :

коэффициент массопередачи в жидкой фазе :

β_xf= 6,24*10⁵*(2,043*10^-9)^0,5*(2,003/(750*0,785*0,008²*(1-0,599)))^0,5*0,0303*(0,0085/(0,0085+0,308)^0,5= 0,00806 м/с

коэффициент массопередачи в паровой фазе :

β_yf=6,24*10⁵*0,147*(9,244*10^-6)^0,5*(0,813/0,599)^0,5*0,0303*(0,0085/(0,0085+0,308)^0,5= 1,615 м /с

Для нижней части колонны :

коэффициент массопередачи в жидкой фазе :

β_xf= 6,24*10⁵*(1,661*10^-9)^0,5*(1,596/(750*0,785*0,008²*(1-0,604)))^0,5*0,029*(0,0085/(0,0085+0,357)^0,5= 0,00581 м/с

β_yf=6,24*10⁵*0,147*(9,173*10^-6)^0,5*(0,813/0,604)^0,5*0,029*(0,0085/(0,0085+0,357)^0,5= 1,423 м /с

Пересчитаем коэффициенты массоотдачи на кмоль / (м²*с) :

Для верхней части колонны :

β_xf= 0,143 кмоль / (м²*с)

β_yf= 0,0595 кмоль / (м²*с)

Для нижней части колонны :

β_xf= 0,129 кмоль / (м²*с)

β_yf= 0,0515 кмоль / (м²*с)

5. 4Расчёт высоты сепарационного пространства :

Высота барботажного слоя равна h_п=ho/ ( -ξ)

h_пв= 0,0303/(1- 0,599) = 0,0755 м

h_пн= 0,0290/ (1-0,604 ) = 0,0731 м

Расстояние между тарелками h= 450 мм

Высота сепарационного пространства

для верхней части колонны :

h_c= 0.45-0.0755 = 0.374 м.

брызгоунос:

e= 0.000077*(73/σ_в)*(w/h_c)^3/2= 0,00089 кг жидкости / кг пара = 0,00093 кмоль жидкости / кмоль пара.

для нижней части колонны :

h_c= 0.45 - 0.0838 = 0.377 м.

брызгоунос :

e= 0.000077*(73/σ_в)*(w/h_c)^3/2= 0,00092 кг жидкости / кг пара = 0,00096 кмоль жидкости / кмоль пара.