Ректифікаційна колона

		Fn,Qn
			Fg,Qg,Tg

FТ

Fх,Tх

P,Tв,Qn

 

Fф, Qф

			L

 

 

Рис. 6.7. Ректифікаційна колона: 1- підігрівач; 2 – кип’ятильник; 3 – колона; 4 – дефлегматор; 5 – збірник флегми.

Умовно поділяється на 2 частини: нижню вичерпну, та верхню – закріпляючу, схема - рис. 6.7. Тиск у нижній частині регулюється рідко тому вона має три вихідні величини: концентрацію цільового продукту у кубовій рідині температури Т кипіння з рівнів, який забезпечує загальний матеріальний баланс колони.

Для дослідження вичерпної частини колони придатні рівняння, які розглядаються для випарної установки. Вихідні параметри закріпляючої частини колони: 1 – концентрація, 2 – температура, 3 - тиск.

Рівняння матеріального балансу цієї частини колони за концентрацію буде

. (6.64)

З достатньою точністю візьмемо

. (6.65)

Маса продукту, що надходить у дефлегматор

. (6.66)

Для визначення витрати пари використовується така система рівнянь теплового балансу для дефлегматора

(6.67)

Згідно цих рівнянь рівняння матимуть вигляд

(6.68)

Закріпляючу частину за концентрацію досліджують тоді, коли її регулювання здійснюють зміною витрат флегми. Якщо процес реакції здійснюються за температурою шляхом зміни флегми (непрямий метод) то верхню частину колони досліджують стосовно температури і тиску. Тоді рівняння теплового балансу буде:

. (6.69)

Кількість теплоти, що відходить до дефлегматора: втрати теплоти у навколишнє середовище.

В разі точного дослідження рівняння

(6.70)

необхідно враховувати формули

(6.71)

та систему рівнянь

(6.72)

Рушійною силою тиску для верхньої частини колони є потік парів, що спрямовані з нижчої частини. Потік флегми з нижчою температурою, порівняно з температурою у котлі, приводить до зниження тиску.

В загальному випадку рівняння матеріального балансу буде:

. (6.73)

Масу пари визначають з рівняння теплового балансу

. (6.74)

Для визначення витрат пари необхідно використати систему рівнянь . (6.75)

Сушильні апарати

Сушильний апарат контактного типу. Сушильний апарат контактного типу працює при атмосферному тиску і під вакуумом, його схема зображена на рис. 6.8. Як об'єкт керування він має дві вихідні величини: концентрацію Q_в вологи в матеріалі, що осушується і температуру Т. Апарат має мішалку, що дозволяє віднести його до об'єктів ідеального перемішування.

 

Рис. 6.8. Сушильний апарат контактного типу.

 

Теплота від теплоносія, витратою F_Т передається висушуваному матеріалу через стінку. Тобто є дві стадії теплопереносу: від теплоносія до стінки, а від неї тепловіддачею до матеріалу. Тепловий баланс описується системою рівнянь:

(6.76)

; (6.77)

де ; ; ; ; ; ; – витрати пари; r – теплота фазового переходу; – маса теплопровідних стінок, питома теплоємність і температура стінки; – коефіцієнт тепловіддачі та поверхня стінок; – коефіцієнт тепловіддачі у навколишнє середовище і зовнішня поверхня апарату; - маса, питома теплоємність та температура матеріалу, що висушується.

, (6.78)

де – початкова маса вологи; – кількість вологи, що зберігається в матеріалі; –кількість вологи, яка виходить з газом.

Витрати вологи, які залежать від температури, визначають з системи рівнянь (6.76), (6.77).

Сушильний апарат конвективного типу зображено на рис. 6.9.

 

Рис. 6.9. Сушильний апарат конвективного типу:

1 - калорифер; 2 - сушильний барабан; 3 – сепаратор.

 

Як об’єкт керування він має дві вихідні величини: витрати вологого матеріалу і нагрітого повітря. Повітря нагрівається заздалегідь в калорифері і нагрітим до температури Т _н подається в апарат.

Рівняння теплового балансу має вигляд:

. (6.79)

де ; – витрати, теплоємність і температура мокрого матеріалу; ; ; ; ; – витрати та теплоємність нагрітого повітря; – маса та теплоємність мокрого матеріалу; – витрати, теплоємність, температура повітря на виході апарату; – витрати та теплоємність сухого матеріалу.

Матеріальний баланс описується рівнянням (6.78).