Цель расчета
Целью расчета является закрепление теоретических выводов и расчетно-практических рекомендаций по курсу «Процессы и аппараты химической технологии» и их приложение к расчету минимального, рабочего и оптимального флегмового числа. 2 Данные для расчета Исходные данные приведены в таблице 1. Таблица 1 – Исходные данные
Расчет Для дальнейших расчетов необходимо перевести заданные массовые доли НКК в мольные доли. Перевод НКК в мольные доли произведем по формуле [1, с. 23]:
где
Пересчитаем концентрации всех веществ по формуле (1), получим:
Таким образом, в результате перевода получили:
3.1 Определение минимального флегмового числа графическим методом Вычислим минимальное флегмовое число
где
Рисунок 1 – x-y диаграмма к определению Rmin Подставим полученные значения в формулу (2), получим:
3.2 Определение рабочего флегмового числа графическим методом Для нахождения рабочего флегмового числа воспользуемся методом построения зависимости числа теоретических ступеней от флегмового числа. Рабочее флегмовое число определяется по формуле [1, с. 25]:
где Задаемся рядом значений коэффициента избытка флегмы:
Тогда по формуле (3), получим:
Для каждого
Подставим полученные значения в формулу (4), получим:
Строим на x-y диаграмме соответствующие рабочие линии (рисунки 2-6). По рисункам определим соответствующие числа теоретических ступеней. Полученные данные сводим в таблицу 2. Таблица 2 – Расчет теоретических ступеней ректификации
Рисунок 2 – Определение теоретического числа ступеней изменения концентрации для В = 0,2412
Рисунок 3 – Определение теоретического числа ступеней изменения концентрации для В = 0,184
Рисунок 4 – Определение теоретического числа ступеней изменения концентрации для В = 0,1453
Рисунок 5 – Определение теоретического числа ступеней изменения концентрации для В = 0,12
Рисунок 6 – Определение теоретического числа ступеней изменения концентрации для В = 0,1 На основании полученных данных строим график зависимости
Рисунок 7 – Зависимость теоретических ступеней от флегмового числа Из рисунка 7 определяем рабочее флегмовое число 3.3 Определение оптимального флегмового Поскольку при определении рабочего флегмового числа, а именно при построении числа теоретических ступеней возникает погрешность, то был разработан более точный метод А.Н. Плановского, по которому оптимальному флегмовому числу соответствует минимальный объем ректификационной колонны [1, с. 12]:
где
Для определения Для определения числа единиц переноса методом графического интегрирования отрезки от
где По (рисунку 1) определим следующие значения концентраций:
Рисунок 8 – Определение величины Далее строим таблицу по данным рисунка 8. Таблица 3 – Определение числа единиц переноса для В =0,241
Рисунок 9 – Определение величины Строим таблицу по данным рисунка 9. Таблица 4 – Определение числа единиц переноса для В =0,184
Рисунок 10 – Определение величины Строим таблицу по данным рисунка 10. Таблица 5 – Определение числа единиц переноса для В =0,145
Рисунок 11 – Определение величины Строим таблицу по данным рисунка 11. Таблица 6 – Определение числа единиц переноса для В =0,12
Рисунок 12 – Определение величины Строим таблицу по данным рисунка 12. Таблица 7 – Определение числа единиц переноса для В =0,1
По полученным данным строим графики
где
Рисунок 13 – Определению числа единиц переноса для В = 0,241. S=1107мм2.
Рисунок 14 – Определению числа единиц переноса для В = 0,184.
S=1618 мм2
Рисунок 15 – Определению числа единиц переноса для В = 0,145.
S=1188,25 мм2
Рисунок 16– Определению числа единиц переноса для В = 0,12.
S=1006,75 мм2
Рисунок 17 – Определению числа единиц переноса для В = 0,1.
S=1002,5 мм2 Площадь, ограниченная кривой равна числу единиц переноса для нижней и для верхней части колонны.
где
Отсюда числа единиц переноса равны:
Таблица 8 – Для определения оптимального флегмового числа.
Строим график зависимости
Рисунок 18 – Зависимость По рисунку 18 определяем оптимальное флегмовое число Rопт= 5,14. Заключение В ходе работы были определены минимальное Литература 1 Пищулин В.П., Зарипова Л.Ф. Расчет рабоего флегмового числа: Учебное пособие. – Томск: Изд. ТПУ, 2000. – 35с. 2 Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. – Л.: Химия, 1981. – 560с. 3 Рамм В.М., Плановский А.Н., Каган С.З. Процессы и аппараты химической технологии. – Л.: Химия.
|
(1)
- массовая доля низкокипящего компонента;
– молекулярная масса этилового спирта [2, таблица 1];
– молекулярная масса воды [2, таблица 1].
графическим методом по формуле [1, с. 25]:
(2)
- величина отрезка, взятая из x-y диаграммы (рисунок 1).
(3)
- коэффициент избытка флегмы, находящийся в интервале 
определяется отрезок 
, отсекаемый на оси y x-y диаграммы [1, с. 26]:
(4)
теоретических ступеней от флегмового числа (рисунок 8). В точке касания графика и касательной, проведенной под углом 45°, находим рабочее флегмовое число 
.
.
(5)
- объем массообменного аппарата;
- число единиц переноса.
задаемся рядом значений 
, равным значениям для расчета 
.
до 
и от 
на оси y x-y-диаграммы делятся на ряд равных частей (рисунки 2-6). После чего для каждого значения 
определяется величина 
(вертикальные отрезки между кривой равновесия и рабочей линией), а также
(6)
- величина откладываемая на оси 
при В = 0,241.
, 
, 
, 
и 
приведенных в (рисунке 13-17). Рассчитываем площади под кривыми, для этого разбиваем всю площадь на ряд трапеций и по формуле [7] считаем площади трапеций и складываем их.
(7)
- площадь трапеции, мм2;
- основания трапеции, мм;
- высота трапеции, мм.
– масштаб по Х;
– масштаб по У.
(R+1)
и определяем оптимальное флегмовое число (Рисунок 18).
, рабочее 
и оптимальное 
флегмовые числа. Наиболее точным является оптимальное флегмовое число, поскольку оно было найдено с помощью числа единиц переноса. Таким образом, принимаем флегмовое число 
.
