Расчет колонны. Расчет массовых расходов дистиллята и кубового остатка, страница 4

где e – величина брызгоуноса, (кг жидкости)/(кг пара);

С_у – постоянная, для колпачковых тарелок С_у = 7*10^-5,

      Н_С – эффективная высота сепарационного пространства, м;

      s_в – поверхностное натяжение воды, Н/м;

      s – поверхностное натяжение жидкости, Н/м.

,                                                                                            (3.4.2)

где Н – межтарельчатое расстояние, м;

      h₀ – высота “светлой” жидкости, м;

,                                                                                                   (3.4.3)

где k – отношение плотности пены к плотности жидкости (принимается k = 0,5);

      hг-ж – глубина барботажа, м;

Зная, что поверхностное натяжение жидкости изменяется по закону близкому к линейному, найдем поверхностные натяжения её составляющих по справочным данным /4, стр 526-527/ при соответствующей температуре:

t = 95,6 °C

s_в = 59,717*10^-3  Н/м

s_б = 19,352*10^-3  Н/м

s_т = 19,863*10^-3  Н/м

Поверхностные натяжения бензола и толуола практически одинаковы, поэтому для расчетов в качестве поверхностного натяжения жидкости возьмем их среднее значение:

Величина уноса не превышает , поэтому работу тарелки можно признать эффективной.

3.5 Расчет высоты колонны методом построения кинетической кривой

Найдем коэффициенты массоотдачи в паровой и жидкой фазе по формуле:

 ,                                                                 (3.5.1)

где b_п – коэффициент массоотдачи в паравой фазе, кмоль/(м²с);

D_п – коэффициент диффузии  в паравой фазе, м²/с;

      Re_п – критерий Рейнольдса для паровой фазы;

,                                                                   (3.5.2)

где b_ж – коэффициент массоотдачи в жидкой фазе, кмоль/(м²с);

r_ж – плотность жидкости в средем сечении колонны, кг/м³

      D_ж - коэффициент диффузии  в жидкой фазе, м²/с;

      M – мольная масса жидкости, кг/кмоль;

      h  - определяющий размер, принятый при обработке опытных данных, (h=1 м);

     Pr` - диффузионный критерий Прандтля.

 ,                                                                                         (3.5.3)

где w_п – скорость пара в колонне, м/с;

       h  - определяющий размер, принятый при обработке опытных данных, (h=1 м);

      r_п – плотность паров в средем сечении колонны, кг/м³;

     m_п – динамическая вязкость паров, (Н*с)/м²;

,                                                                                               (3.5.4)

где m_ж – динамическая вязкость жидкости, (Н*с)/м²;

       r_ж – плотность жидкости в средем сечении колонны, кг/м³;

Вязкость паровой фазы здесь и далее в расчетах вычисляем следующим образом:

При средней температуре в колонне t = 95,6 °C,  найдем по  t – x,y диаграмме концентрации бензола и по справочным данным вязкости индивидуальных веществ, затем рассчитаем динамическую вязкость паровой смеси по формуле:

,                                                                            (3.5.5)

где М_п – мольная масса паровой фазы, кг/моль;

Из справочных данных /2/ найдем вязкости паров веществ смеси:

у_б = 0,476                                          у_т = 0,524

m_б = 0,0092*10^-3  (Н*с)/м²;            m_т = 0,0089*10^-3  (Н*с)/м²   

Мольная масса паровой фазы:

,                                                                            (3.5.6)

где М_п – мольная масса паровой фазы, кг/моль;

у_б – средняя мольная доля бензола в паре;

М_б – мольная масса бензола, кг/моль;

у_т – средняя мольная доля толуола в паре;

М_т – мольная масса толуола, кг/моль;

Найдем среднюю вязкость паровой фазы:

Вязкость жидкой фазы здесь и далее будем находить по формуле:

,                                                          (3.5.7)

где m_ж – динамическая вязкость жидкой фазы, Па*с;

х_б – средняя мольная доля бензола в смеси;

m_б – вязкость бензола, Па*с;

х_т – средняя мольная доля толуола в смеси;

m_т – вязкость толуола, Па*с;

Как и для паровой фазы по диаграмме для средней температуры найдем концентрации, а также вязкости по справочным данным, затем рассчитаем вязкость смеси, /4, стр 566/: