Расчет физических характеристик жидкости и пара.

 

Средние температуры пара и жидкости определяем по диаграмме t – x, y

Для пара:

а) при

б) при

Для жидкости:

а) при

б) при

Плотности пара определим по формулe:

,

где .

.

 

 

Плотность жидкой смеси в колонне:

Определим средние массовые доли изопропилового спирта и толуола в нижней и в верхней частях колонны:

;

 

Верхняя часть колонны.

Для того, чтобы определить плотность смеси, сначала необходимо найти плотности чистых веществ при заданной температуре:

Тогда плотность смеси будет определяться выражением:

Нижняя часть колонны.

Плостность смеси для нижней части колонны считаем аналогично верхней:

.

Найдем объемные расходы жидкости и пара:

- объемный расход жидкости;

- объемный расход пара,

Верхняя часть колонны:

Нижняя часть колонны:

Вязкости жидких смесей находим по уравнению:

 

Верхняя часть колонны:

Нижняя часть колонны:

Поверхностные натяжения жидкости в колонне определяется по формуле:

,

где и - поверхностное натяжение чистого компонента (изопропилового спирта и толуола соответственно), Н/м.

Нижняя часть колонны:

.

Верхняя часть колонны:

.

Коэффициент диффузии в паровой фазе:

 

,

 

где T_у – средняя температура в соответствующей части колонны, К; р – абсолютное давление в колонне, Па; и - мольные объемы компонентов в жидком состоянии при температуре кипения .

Мольные объемы компонентов находим как сумму атомных объемов [4,404]:

, ;

 

;

 

.

 

Коэффициент диффузии в жидкости при средней температуре

.

Коэффициент диффузии при 20°С можно вычислить по приближенной формуле
[1, 234]

 

где A, B – коэффициенты, зависящие от свойств растворенного вещества и растворителя (для системы изопропиловый спирт – толуол А=2, В=1); и - мольные объемы компонентов в жидком состоянии при температуре кипения ; - вязкость жидкости при температуре 20 °С,

 

Вязкость смеси при температуре 20 °С:

Нижняя часть колонны:

Верхняя часть колонны:

Тогда коэффициент диффузии в жидкости для верхней части колонны при 20 °С равен:

 

Для нижней части колонны:

Температурный коэффициент b определим по формуле:

,

где - динамический коэффициент вязкости жидкости при 20 °С, мПа·с; - плотность жидкости при 20°С, кг/м³.

Плотность жидкой смеси при температуре 20°С:

Верхняя часть колонны

.

Нижняя часть колонны:

Тогда

Отсюда

 

 

Плотность орошения (приведённая скорость жидкости)

Плотность орошения определяется по формуле:

,

где - площадь сечения колонны

 

нижняя часть колонны

 

 

верхняя часть колонны