Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия для разделения бинарных смесей, страница 4

                             (2.11)

де і  в'язкості рідких бензолу й ацетону при температурі суміші.

Тоді в'язкість рідини у верхній і нижній частині колони відповідно дорівнює:

;

;

звідки

Гранична швидкість пар у верхній частині колони:

звідки

Гранична швидкість пар у нижній частині колони

звідки

Приймемо робочу швидкість wна 30 % нижче граничній:

Діаметр ректифікаційної колони визначимо з рівняння витрати:

Звідси діаметри верхньої й нижньої частини колони рівні відповідно:

Раціонально прийняти стандартний діаметр обичайки d =0,5 м однаковим для обох частин колони. При цьому дійсні робочі швидкості пари у колоні рівні:

що становить відповідно 50 й 65 % від граничних швидкостей.

2.3 Висота насадки

Висоту насадки Н розраховують по модифікованому рівнянню масопередачі :

                                                                                     (2.13)

де  – загальне число одиниць переносу по паровій фазі; – загальна висота одиниці переносу, м.

Загальне число одиниць переносу обчислюють по рівнянню

                                                                      (2.14)

Звичайно цей інтеграл визначають чисельними методами. Вирішимо його методом графічного інтегрування:

                                                             (2.15)

де S – площа, обмежена кривій, ординатами y_wй у_Р і віссю абсцис (мал. 2.5);  – масштаби осей координат.

Дані для графічного зображення функції 1/() =f(y) наведені нижче:

По мал. 2.5 знаходимо загальне число одиниць переносу у верхньої п_oyві нижньої п_oyн частинах колони:

          (2.16)

Загальну висоту одиниць переносу h_oyвизначимо по рівнянню аддитивності:

                                                                         (2.17)

де h_xй h_y – частки висоти одиниць переносу відповідно в рідкій і паровій фазах; т – середній коефіцієнт розподілу в умовах рівноваги для відповідної частини колони.

Відношення навантажень по парі й рідині G/L, кмоль/кмоль, дорівнює:

для верхньої частини колони:

для нижньої частини колони:

де

                                                                                (2.18)

Рис. 2.4. Графічне визначення загального числа одиниць переносу в паровій фазі для верхньої (зміцнювальної)  частини колони в інтервалі зміни складу пари від yдо у_р і для нижньої (вичерпної) – в інтервалі від yдо у_.

 

Рис. 2.5. Дані для визначення коефіцієнтів у рівняннях (2.19) і (2.20):

а — залежність коефіцієнтів з й ψ від відношення робочої швидкості пари до

граничної ; б — залежність коефіцієнта Ф від масової щільності

зрошення L; 1–3 – для керамічних кілець Рашига розміром 25x25x3 (1), 35x35x4 (2) і 50x50x5 (3)

Підставивши чисельні значення, одержимо:

На підставі аналізу відомих рівнянь і проведених по них порівняльних розрахунків для визначення h_xй h_урекомендуємо залежності, результати обчислень по яких добре согласуються з даними, отриманими на практиці для колон діаметром до 800 мм.

Висота одиниці переносу в рідкій фазі

                                                               (2.19)