ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Расчет числа теоретических ступеней из "Основные процессы и аппараты химической технологии" Для изотермических процессов равновесие между фазами является только функцией их состава. В этом случае расчет числа теоретических ступеней, необходимых для осуществления того или иного процесса, заключается в последовательном, от ступени к ступени определении концентраций фаз, выходящих из теоретических ступеней, с помощью уравнений (П1.11) и уравнений внутреннего материального баланса (рабочих линий). В основе расчета лежит модель аппарата со ступенчатым контактом фаз, причем каждая ступень считается теоретической. [c.44] Состав жидкости, стекающей со второй ступени, находят по уравнению рабочей линии. Из условия равновесия находят состав газа, уходящего со второй ступени, а из материального баланса для второй ступени определяют расход уходящего с нее газа, а также расход и состав жидкости, стекающей с третьей ступени. [c.45] Последовательный расчет расходов и составов фаз для всех ступеней продолжается до тех пор, пока концентрация распределяемого компонента в газе не станет равной (или меньшей) его конечной концентрации. Номер этой ступени равен минимальному числу теоретических ступеней при котором может быть достигнута заданная степень извлечения при данном расходе абсорбента. Если составы фаз выражаются в кг/м или кмоль/м , то при численном расчете необходимо находить плотности фаз на всех ступенях. [c.45] Последовательность расчетных операций, показанную на рис. П1.2, часто выполняют графически, строя ступенчатую линию между рабочей линией и линией равновесия (см. рис. III.3). Графический метод менее точен, однако позволяет при большом числе теоретических ступеней произвести расчет гораздо быстрее. Численный метод может быть ускорен благодаря применению ЭВМ. [c.45] Принять, что вследствие охлаждения абсорбция будет протекать приблизительно в изотермических условиях при 25 °С и при нормальном давлении. Абсорбцией метана и испарением поглотительного масла пренебречь. [c.45] Таким образом, при выражении концентраций в мольных долях равновесное распределение гексана описывается уравнением (П1.2), в котором т= 0,1991, /По = 0. [c.45] Число теоретических ступеней определим по схеме, показанной на рис. II 1.2, проводя последовательный расчет составов и расходов фаз начиная с первой по ходу газа ступени. [c.45] Составление материального баланса для первой ступени закончено. Определены составы и расходы поступающих на нее и выходящих с нее фаз. Переходим ко второй ступени. [c.45] Эта концентрация несколько меньше конечной концентрации в газе, которую требуется достичь в данном случае. Следовательно, для заданной степени извлечения гексана достаточно двух теоретических ступеней. [c.45] Величины у п X являются координатами рабочей линии при выражении составов в мольных долях. Построение рабочей и равновесной линий (рис. И1, За) и проведение между ними ступенчатой линии приводят к тому же результату, что и численный расчет для осуществления данного процесса необходим аппарат, эквивалентный приблизительно двум теоретическим ступеням. [c.46] Для построения рабочей линии достаточно найти координаты двух ее точек Хн, и Х , Кц. Из уравнения (П1.4) находим Хн= 0,0101, Кк = 0,0096 и Х = 0,258, Гн = = 0,220 кмоль/кмоль ин-комп. Графическое определение числа теоретических ступеней при использовании относительных мольных концентраций показано на рис. П1.3, б. [c.46] Примером процесса, который часто протекает в неизотермических условиях, является абсорбция. Возможная схема расчета степени извлечения при заданном числе теоретических ступеней в условиях неизотермической абсорбции приведена на рис. 111.4. При этом методе расчета сначала задаются конечным составом (или степенью извлечения) и температурой выходящего газа. Затем по уравнениям материального и теплового баланса находят конечные параметры абсорбента. Далее проводят последовательный расчет расходов, составов и температур для всех ступеней (на рис. II 1.4, как и на рис. 111.1, б, отсчет ступеней ведется снизу — от входа газа). Полученные значения конечной концентрации и температуры газа сравнивают со значениями, которыми задались в начале расчета. Если расхождение значительно, расчет повторяют. Каждую новую итерацию можно начинать, принимая степень извлечения и конечную температуру газа равными соответствующим значениям, полученным в предыдущей итерации. [c.46] Пример 2. Определить степень извлечения гексана в аппарате, эквивалентном двум теоретическим ступеням, для процесса абсорбции, описанного в примере I, но протекающего в адиабатических условиях. НачальньГе температуры газа и абсорбента принять равными 25 °С. Теплоемкость поглотительного масла 300 кДж/(кмоль К). [c.46] доли 62, кмоль/с. [c.48] Как видно из результатов расчета, при проведении данного процесса абсорбции в аппарате, эквивалентном двум теоретическим ступеням, в адиабатических условиях конечная концентрация гексана в газе составила 0,02461 мол. доли, что соответствует степени извлечения 88,5 %. Эта степень извлечения намного ниже достигаемой в изотермических условиях (см. пример 1). При этом абсорбент в аппарате нагревается до 44,3 °С, а газ — до 35 °С. [c.48] Конечная температура, газа. . [c.48] Таким образом, для достижения тдй же степени извлечения, что и в примере 1 (95,6 %), нужно несколько более трех теоретических ступеней. [c.48] Вернуться к основной статье