1.3. Матеріальний баланс. Побудова робочої лінії процесу.

Для побудови робочої лінії необхідно скласти матеріальний баланс процесу, що описаний рівнянням (6.10.).

Для визначення V_ад використовуємо рівняння (6.11.). Приймаємо k=1.3

В рівнянні визначаємо за ізотермою адсорбції. Значенню у_п = 0,030 на лінії рівноваги відповідає значення =128 кг/м³ (рис. 2):

Тоді з рівняння матеріального балансу (6.10):

Для побудови робочої лінії процесу визначаємо координати точок: точка А (х_п, у _к), точка В (х_к, у _п). (рис. 2)

Згідно завданню у _п = 0,030, х_п = 0, у _к = 0,0009.

Згідно розрахунків

Т очки А та В будуємо на графіку (рис. 2) та проводимо пряму АВ – робочу лінію процесу.

Рис. 2. Ізотерма адсорбції та робоча лінія процесу (адсорбція парів ацетону активованим вугіллям АГ-5).

1.4. Визначення кількості та висоти одиниць перенесення

Для визначення висоти адсорбенту з рівняння (6.4.), визначаємо число одиниць перенесення n_y та висоту одиниць перенесення h.

Число одиниць перенесення n_y визначаємо шляхом графічного інтегрування. Будуємо графічну залежність:

Для цього задаємося рядом значень у в інтервалі , визначаємо відповідні їм значення у^*, як зображено на рис. 6.1. Далі розраховуємо , . Отримані дані заносимо в таблицю 2.

Таблиця 2.

Значення параметрів для графічного інтегрування.

, кг/м3	, кг/м3	, кг/м3	, м3/кг
0.0009	0	0.0009	1111.1
0.01	0.001	0.009	111.1
0.015	0.002	0.013	76.9
0.02	0.003	0.017	58.8
0.025	0.005	0.02	50
0.03	0.01	0.02	50

Згідно значень таблиці 2 будуємо графічну залежність, яка представлена на рис. 3.

За рис. 3. визначаємо площу під кривою, що обмежена ординатами у_п = 0,030 та у_к = 0,0009 кг/м³.

Визначаємо число одиниць перенесення за рівнянням (6.12.). Число одиниць перенесення n_y = 4,5.

Рис. 3. Визначення числа одиниць перенесення методом графічного інтегрування (адсорбція парів ацетону активованим вугіллям АГ-5).

Для визначення висоти одиниць перенесення h розраховуємо:

а) критерій Рейнольдса за рівнянням (6.15):

середній діаметр частинки адсорбенту d_ч для вугілля АГ-5 вибирається з таблиці 6.4 додатку 6.

Зауваження: для інших марок вугілля середній діаметр частинки адсорбенту d_ч розраховується за рівнянням (6.3.)

б) дифузійний критерій Прандтля за рівнянням (6.17.):

Коефіцієнт дифузії ацетону в повітрі за нормальних умов, знаходимо з таблиці 6.5, додатку 6: м²/с

Коефіцієнт дифузії ацетону в повітрі за температури 20 ⁰С та тиску 760 мм.рт.ст. згідно завданню, розраховуємо за рівнянням

в) дифузійний критерій Нуссельта - за рівнянням (6.16.)

З рівняння (6.14.) знаходимо об’ємний коефіцієнт масовіддачі

Висоту одиниць перенесення h визначаємо з рівняння (6.13)

м

де м²