Построение рабочей линии реальной сушилки:
Начальное состояние воздуха определяется по диаграмме точкой пересечения изотермы температуры t0 с линией , этой точке соответствует d0 и I0. Изменение состояния воздуха при нагревании его в калорифере происходит при постоянном влагосодержании, т.е при d=const. Следовательно, температура воздуха после калорифера t1 определиться точкой пересечения линии d0 с линией I1.
Температуру греющего пара принимаем на 10°С выше, чем температура воздуха на выходе из калорифера:
где |
tг.п – температура греющего пара, 0С t1 – температура воздуха после калорифера, 0С |
Необходимо давление греющего пара Рабс определяем по приложению 3.
Расход греющего пара:
,
где |
r – удельная теплота конденсации греющего пара при tг.п. (приложение 3), 0С d' – паросодержание греющего пара, 0С |
Удельный расход греющего пара, кггреющего пара/кгисп.влаги:
Задача 6
В ректификационной колонне непрерывного действия (рисунок 4), работающей под атмосферным давлением производится разгонка смеси метиловый спирт-воду.
Исходные данные:
производительность |
F, кг/с |
содержание метилового спирта (н.к) в исходной смеси |
xF, масс.% |
содержание метилового спирта (н.к) в дистилляте |
xD, масс.% |
содержание метилового спирта (н.к) в кубовом остатке |
xw, масс.% |
КПД колонны |
η |
Требуется: |
|
определить действительное число тарелок |
N, шт |
определить расход дистиллята |
D, кг/с |
определить расход кубового остатка |
W, кг/с |
начертить схему ректификационной установки непрерывного действия с пояснениями и обозначениями к ней |
|
Таблица исходных данных
Величины |
Размерность |
Последняя цифра зачётной книжки |
|||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
||
F |
кг/с |
1,38 |
1,1 |
1.25 |
1,52 |
1,94 |
1,8 |
2,0 |
1,45 |
1,3 |
2,22 |
xF |
масс.% |
50 |
48 |
46 |
44 |
52 |
42 |
54 |
40 |
50 |
47 |
xD |
масс.% |
90 |
92 |
94 |
90 |
92 |
94 |
90 |
92 |
94 |
92 |
xw |
масс.% |
1 |
1 |
0,5 |
1,5 |
0,5 |
1 |
1,5 |
0,5 |
1,0 |
1,0 |
η |
|
0,5 |
0,55 |
0,6 |
0,5 |
0,6 |
0,65 |
0,55 |
0,5 |
0,5 |
0,55 |
Методические указания к решению задачи 6
Перед решением задачи необходимо проработать теоретический материал, касающийся процесса перегонки и ректификации [1-11]. Сначала следует разобраться в процессе простой перегонки, а затем уже изучить теорию сложной перегонки - ректификации.
Расчёт числа действительных тарелок в колонне проводим предварительно определив число теоретических тарелок в колонне графически. Для этого по данным таблицы 2 строится кривая равновесия смеси метиловый спирт – вода в координатах у-х при Рабс=760 мм.рт.ст. Построив кривую равновесия по xF, xD, xw, определяют содержание низкокипящего компонента в паре уF, уD, уw.
Определяем минимальное флегмовое число по формуле:
Действительное (рабочее) флегмовое число определяем:
Таблица 2
Равновесный состав жидкости и пара для бинарной смеси
метиловый спир-вода
Температура, °С |
% (мол.) метилового спирта |
|
в жидкости - х |
в паре - у |
|
100 |
0 |
0 |
96,4 |
2 |
13,4 |
93,5 |
4 |
23,0 |
91,2 |
6 |
30,4 |
87,7 |
10 |
41,8 |
81,7 |
20 |
57,9 |
78,0 |
30 |
66,5 |
75,3 |
40 |
72,9 |
73,1 |
50 |
77,9 |
71,2 |
60 |
82,5 |
69,3 |
70 |
87,0 |
67,5 |
80 |
91,5 |
66,0 |
90 |
95,8 |
64,5 |
100 |
100 |
Действительное число тарелок в колонне определяем графически по кривой равновесия для смеси метиловый спирт-вода. Для этого сначала запишем уравнение рабочей линии верхней части колонны:
Затем
на оси у откладываем значение
обозначаем т.О. Данную точку соединяем
с т.В (xD).
Затем поднимаем вертикальную линию xF
и на пересечении с линией ОВ находим
точку А. Соединив т.А с т.В (xD)
получаем рабочую линию для верхней
части колонны. Через точки А и С (xw)
проводим рабочую линию для нижней части
колонны (пример см. на рис.5).
|
|
Рисунок 4. Аппарат для процесса ректификации |
Рисунок 5. Диаграмм у-х для ректификации |
Выполнив по диаграмме построение ломанной линии (начиная от т.В) находим необходимое число теоретических тарелок:
для верхней части колонны |
Nт.в |
для нижней части колонны |
Nт.н |
Число действительных тарелок для всей колонны определяем как:
где |
|
-
КПД колонны
Для определения расхода дистиллята и кубового остатка необходимо составить уравнение материального баланса
1) по потокам:
F=D+W,
где |
F – массовый или мольный расход перегоняемой смеси, кг/с; W – массовый или мольный расход кубового остатка, кг/с; D – массовый и мольный расход дистиллята, кг/с |
2) по низкокипящему компоненту
Из двух уравнений находим массовый или мольный расход кубового остатка:
,
а затем вычисляем расход дистиллята D:
D=F-W