Читайте также:
|
Для расчета высоты противоточных колонных аппаратов (тарельчатых, насадочных, абсорбционных, ректификационных и экстракционных) требуется определить число ступеней тарелок изменения концентраций по высоте аппарата.
Число теоретических ступеней может быть определено аналитическим или графическим методом. Часто пользуются таким понятием, как теоретическая ступень изменения концентраций, или теоретическая тарелка. При этом предполагается, что на этой гипотетической ступени контакта фаз жидкость идеально перемешана, а концентрации взаимодействующих фаз достигают равновесных значений.
Рассмотрим процесс массообмена на n-й тарелке (рис. 3, а). На тарелку поступают газовая фаза G концентрацией уn-1 и жидкая фаза L концентрацией x n +і В результате массообмена концентрация в газовой фазе уменьшается до величины уn а в жидкой увеличивается до хn.
В случае достижения равновесия между составом удаляющегося с тарелки газа уn и составом стекающей с нее жидкости хn их концентрации изображаются на рис. 3, Сточкой В, лежащей на линии равновесия.
Изменению концентраций в газовой фазе на теоретической ступени соответствует вертикальный отрезок А1В. Изменение же концентрации в жидкой фазе от хп до хп-1 изобразится горизонтальным отрезком BA2.
Таким образом, «ступенька» А1ВА2 характеризует изменение концентрации в обеих фазах на теоретической тарелке. Для определения числа теоретических тарелок в колонном аппарате строят последовательно такие «ступеньки», начиная от точки, характеризующей начальные концентрации в газовой и жидкой фазах, до точки, отвечающей конечным концентрациям в газовой и жидкой фазах.
Для определения числа действительных тарелок используют коэффициент полезного действия аппарата, который учитывает реальную кинетику массообмена на действительной тарелке. Значения КПД для различных конструкций тарелок находят опытным путем, они колеблются от 0,3 до 0,8.
Число действительных тарелок с учетом КПД определяется соотношением
(11)
где n — число теоретических тарелок; η| — КПД.
Коэффициент полезного действия тарелки зависит от ее конструкции, физико-химических свойств жидкости и газа, взаимодействующих на тарелке, а также от гидродинамики потоков.
Расчет высоты аппарата при помощи теоретических тарелок (ступеней) является приближенным, и его возможно применять, когда отсутствуют данные о коэффициентах массопередачи или имеются надежные данные о КПД для конкретных систем промышленных аппаратов.
В действительности равновесие при проведении массообменных процессов не достигается, поэтому задача заключается в определении действительных ступеней контакта.
Эффективность ступени изменения концентраций выражается отношением изменения концентрации распределяемого вещества в одной фазе на ступени к движущей силе на входе фазы в ступень. Изменение концентраций на n -й тарелке выразится как разность уn-1 — уп (отрезок А1В на рис. 3, в), а движущая сила при идеальном перемешивании жидкости на тарелке — уn-1 —уnp отрезок А1С на рис. 3, в).
Тогда эффективность ступеней (КПД по Мерфи)
(12)
Эффективность ступени представляет собой отношение действительного изменения концентраций на ступенях контакта фаз к максимально возможному.
Высота аппарата
(13)
Дата добавления: 2014-12-18; просмотров: 70 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |