Расчет состава и расхода потока

Состав потока обычно выражают в мольных, объемных или массовых долях. В ходе решения необходимо придерживаться единства размерностей. Если входной поток задают в массовых единицах (кг/ч), его состав необходимо выразить в массовых долях g_i; если в мольных (кмоль/ч) или объемных (м³/ч) - в мольных n_i (объемных J_i) долях.

Мольная доля n_i - отношение мольного расхода i-го компонента в потоке n_i к мольному расходу смеси:

n_i = (1.1)

Объемная доля J_i - отношение объемного расхода i-го компонента в потоке V_i к объемному расходу смеси:

J_i = (1.2)

Поскольку все газы в одинаковых условиях имеют одинаковый мольный объем n_i = J_i

Массовая доля g_i - отношение массового расхода i-го компонента в потоке m_i к массовому расходу смеси:

g_i = (1.3)

Мольные, объемные и массовые проценты получают умножением соответствующих долей на 100%.

Связь между g_i и n _i (J_i)задается выражениями:

g_i = ; (1.4)

n_i(J_i)= , (1.5)

где M_i - молярная масса i-го компонента, кг/кмоль.

Среднюю молярную массу смеси веществ M_см рассчитывают по формуле:

M_см = å (n_iM_i). (1.6)

Как видно, знаменатель выражения (1.4) равен средней молярной массе смеси, а знаменатель (1.5) - величине, пропорциональной мольному расходу потока. Поэтому вычисления g_i и n_i удобно начинать с нахождения этих величин.

Величина входного потока (расход вещества в единицу времени) может быть выражена в мольных (N, кмоль/ч), объемных (V, м³/ч) или массовых (m, кг/ч) единицах (рис.1.1).

Мольныйрасход i-го компонента смеси N_i рассчитывают по его массовому расходу и соответствующей молярной массе:

N_i = m_i /M_i, (1.7)

а мольный расход смеси - по массовому расходу и средней молярной массе смеси:

N_см = m_см /M_см= m_см /å (n_iM_i). (1.8)

Если величина потока задана в массовых единицах, а его состав в массовых долях, мольный расход реакционной смеси можно найти по формуле:

N_см = m_см × . (1.9)

Массовый расход смеси рассчитывают по ее мольному расходу и составу:

m_см = N_см× . (1.10)