81.Технологический расчет аппаратов с непрерывным контактом фаз

Большинство массообменных процессов проводят в цилиндрических вертикальных аппаратах (колоннах) непрерывного действия. Технологический расчёт заключается в определении основных размеров аппарата, для колонны это диаметр D и высота Н. Исходными данными при проектном расчёте являются: - расход одной из фаз , начальная и конечная концентрация распределяемого компонента в нейи.- начальная концентрация распределяемого компонента в другой фазе.

Определяются в ходе расчёта: - конечная концентрация и расход второй фазы. Расчёт ведётся по основному уравнению массопередачи:

Согласно этому уравнению, для нахождения F необходимо найти количество распределяемого компонента, переходящего из одной фазы в другую за единицу времени , среднюю движущую силу; и коэффициент массопередачи. Формула получена для случая.Определениеи.Запишем уравнение материального баланса для распределяемого вещества для аппарата в целом:

По известным ,,находим. По уравнениюнайтииневозможно. Задаваясь произвольным значениемможно найти, однако насуществует ограничение, связанное с направлением процесса массопередачи. Допустим, надо организовывать процесс переноса распределяемого компонента из фазы у в фазу х. Условие его проведения у >y* = mx (рис.5.8).

Точка (,) соответствует верхнему сечению аппарата. Из точки (,) проводим серии рабочих линий, до касания равновесной, для точки касания движущая сила =0 и=min, x=xк max.Надо, чтобы >min. можно найти решив задачу оптимизации. Для начала можно братьL=1.5Lmin. Для этого случая находим из (5.56) хк, а затем среднюю движущую силу Δу_ср: Δу_в и Δу_н - движущая сила массопередачи в верхнем и нижнем сечениях аппарата.

82Технологический расчет аппарата со ступенчатым контактом фаз.

Особенность – существенная дискретная неоднородность удельной поверхности контакта фаз по высоте аппарата. Кроме того, в большинстве случаев для них не приемлемо допущение о параллельном движении фаз в режиме идеального вытеснения, которое использовалось при выводе основного уравнения массопередачи.,yк ≥ ук+1

Высоту колонны можно связать с числом тарелок N и межтарельчатым расстоянием hм: Величина , являясь одним из параметров оптимизации, в первом приближении мажет определяться из условия максимально допустимого уноса капель газовым потоком. Для различных типов тарелок имеются соотношения связывающие величину уноса ε си скоростью газовой фазы. Обычно допускаютжидкости на 1 кг газа.

Основная задача – определение N, обеспечивающих необходимый перенос распределяемого компонента из одной фазы в другую. Для этого вводится понятие эффективности тарелки по Мэрфри (КПД тарелки) , характеризующее степень достижения равновесия между уходящими с тарелки фазами:

где - концентрация распределяемого компонента в газовой фазе, равновесная с уходящим сl-ой тарелки потоком жидкости. Аналогичным образом можно найти , используя концентрации жидкой фазы.

Если , то такую тарелку называют теоретической. Т.е. имеем такой объём аппарата, концентрация распределяемого вещества на выходе из которогоравна равновесной концентрации на входе в него:. В этом объёме аппарата происходит процесс полного (теоретического) обмена распределяемого вещества между обеими фазами.

Следует отметить, что при этом составы фаз рассматриваются в различных сечениях аппарата (- надl-ой тарелкой, - под ней). Таким образом, в любом поперечном сечении аппарата равновесие не достигается, иначе отсутствовала бы движущая сила массопередачи.