Расчет колонны. Расчет массовых расходов дистиллята и кубового остатка, страница 5

укрепляющая часть:                                     t` = 81,7 °C

х`<sub>б</sub> = 0,94                                       x`_т = 0,06

m`<sub>б</sub> = 0,311*10<sup>-3</sup>  (Н*с)/м<sup>2</sup>              m`_т = 0,315*10^-3  (Н*с)/м²   

исчерпывающая часть:                                t`` = 109,5 °C

х``<sub>б</sub> = 0,599                                             x``_т = 0,401

m``<sub>б</sub> = 0,241*10<sup>-3</sup>  (Н*с)/м<sup>2</sup>                  m``_т = 0,252*10^-3  (Н*с)/м²   

За динамическую вязкость жидкости во всей колонне примем среднюю вязкость верхней и нижней части:

Найдем коэффициент диффузии жидкости в колонне при  tср = 95,6 °C по формуле:

,                                                                (3.5.8)

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

b - коэффициент, учитывающий ассоциацию молекул растворителя  применительно к данной смеси (b = 1);

      М – мольная масса смеси, кг/кмоль;

      Тср – средняя температура жидкости, К;

      m_ж – динамическая вязкость жидкости, Сп;

      n - молекулярные объемы дифундирующего вещества.

Молекулярный объем вычисляется по формуле:

,                                                                      (3.5.9)

где n_C и n_H – число соответственно атомов углерода и водорода в молекуле;

       n_С и n_Н – атомный объем углерода и водорода, см³/моль;

        Str – структурные постоянные.

По справочным данным, /4, стр 288/:

n_С = 14,8 см³/моль         n_Н = 3,7 см³/моль        Str = -15    

По  t – x,y диаграмме найдем при средней температуре в колонне t = 95,6 °C концетрации бензола и толуола в жидкости (график 3):

х_б = 0,386                                          x_т = 0,618

Мольная масса жидкости:

Рассчитаем коэффициент диффузии паров по формуле:

,                                              (3.5.10)

где D_п  - коэффициент диффузии  в паровой фазе, м²/с;

Тср – средняя температура паров в колонне, К;

       р – общее давление паров в колонне, кгс/см²

       n - молекулярные объемы бензола и толуола;.

М – мольные массы бензола и толуола, кг/кмоль;

По справочным данным /4, стр 288/:

Диффузионный критерий Прандтля:

Критерий Рейнольдса:

Теперь мы можем рассчитать коэффициенты массоотдачи для паровой и жидкой фазы:

Для того чтобы рассчитать у – координату кинетической кривой, мы должны найти тангенс угла наклона каждого отрезка между точками, по которым строили кривую равновесия:

,                                                                                                 (3.5.11)

где у_i – координата точки, лежащей на кривой равновесия.

 Коэффициент массопередачи вычислим по формуле:

,                                                                                       (3.5.12)

Число единиц переноса для одной тарелки в паровой фазе:

,                                                                                 (3.5.13)

где V – объемный расход пара, м³/с

       f_тар – рабочее сечение тарелки, м²

,                                                                                    (3.5.14)

где f_к – свободное сечение колонны, м²

      f_пер – сечение перелива, м²

Коэффициент пропорциональности:

,                                                                                                       (3.5.15)

Координата кинетической кривой:

,                                                                                      (3.5.16)

где  у_к, у*, y_раб - координата точки кривой кинетической, равновесия и рабочей линии соответственно.

Представим полученные значения в виде таблице 2:

Таблица 2