мі у-х наносимо лінії робочих концентрацій (робочі лінії) для оптимального флегмового числа R=0,2349: для цього на осі у відкладаємо відрізок, кінець якого з'єднуємо прямою з точкою 1 (хр=ур); точку перетину цієї прямої з вертикальною лінією, проведеної з абсциси ХF, позначимо точкою 2 (ХF, уF) і, нарешті, крапку 2 з'єднуємо з точкою 3 (хW=уW). Лінії 1-2 і 2-3 є робочими лініями для верхньої і нижньої частин колони, відповідно.
3. Визначення середніх значень параметрів по колоні, фізико-хімічних і термодинамічних констант фаз
Рідка фаза.
Середня мольна концентрація в нижній частині колони:
.
Середня мольна концентрація у верхній частині колони:
.
Середня мольна концентрація по колоні:
.
Середня масова концентрація по колоні:
.
Середня температура в нижній частині колони:
° С.
Середня температура у верхній частині колони:
° С.
Середня температура по колоні:
° С.
Значення tXW, tXF, tXР взяті з діаграми t - x, y.
Середня мольна маса
Мх ср=МА. Хср + МВ. (1 - Хср),
Мх ср=58. 0,3075 + 18. (1 - 0,3075)=30,301 кг/кмоль.
Середня щільність визначається за формулою:
кг/м3.
де? А і? В - щільність компонентів А (ацетону) і В (води) при температурі tx cp.
? А=734,066 кг/м3 при tx cp=71,16 ° С [1, с. 512]; Додаток Б.
? В=978,14 кг/м3.
Середню в'язкість розраховуємо по рівнянню:
lg? х ср=Хср. lg? А + (1 - Хср). lg? B,
де? А і? В - динамічні коефіцієнти в'язкості компонентів А (ацетону) і В (води), Па.с.
? А=0,217 МПа. с при tcp=71,16 ° С [1, с. 516]; Додаток Б.
? В=0,419 МПа. с.
lg? х ср=0,3075. lg 0,217 + (1 - 0,3075). lg 0,419=- 0,46547
? х ср=0,342 МПа. с=0,342. 10-3 Па. с.
Середня поверхневий натяг визначаємо по рівнянню
? х ср =? А. Хср +? B. (1 - Хср),
де? А і? B - поверхневі натягу компонентів А (ацетон) і В (вода), н/м.
? А=17,54. 10-3 н/м при tх cp=71,16 ° С [1, с. 526]:
? В=64,61. 10-3 н/м.
? х ср=17,54. 10-3. 0,3075 + 64,61. 10-3 (1 - 0,3075)=50,13. 10-3 н/м.
Коефіцієнт дифузії при середній температурі визначаємо [1]:
Dx (t)=Dx (20) [1 + b. (t - 20)],
де Dx (20) - коефіцієнт дифузії при t=20 ° С, м2/с;
тут? [мПа. с] і? [кг/м3] - в'язкість і щільність розчинника (води) при t=20 ° С; t=tх cp.
Коефіцієнт дифузії при 20 ° С розраховуємо по емпіричному рівнянню [1]:
де VA і VB - молярний обсяги компонентів А (ацетону) і В (води), см3/моль;
А, В - коефіцієнти, залежні від властивостей компонентів, А=1,0; В=4,7 [1, с. 269]:
.
Мольную обсяги компонентів [1, с. 288]:
VA=14,8? 3 + 6? 3,7 + 7,4=74 см3/моль;
VB=18,9 см3/моль.
м2/с.
Dx (t)=1. 10-9 [1 + 0,02 (71,16 - 20)]=2. 10-9 м2/с.
Парова фаза.
Середня мольна концентрація в нижній частині колони:
.
Середня мольна концентрація у верхній частині колони:
.
Середня мольна концентрація по колоні:
.
Середня температура в нижній частині колони: ° С.
Середня температура у верхній частині колони: ° С.
Температури, знайдені з діаграми t - x, y.
Середня температура по колоні:
° С.
Середня мольна маса
Му ср=МА. УСР + МВ. (1 - УСР)=58. 0,6447 + 18. (1 - 0,6447)=
=43,786 кг/кмоль.
Середня щільність:
кг/м3.
тут Т=273 + tу ср, ° С; Р=1 кгс/см2 (тиск в колоні атмосферний).
Середня в'язкість [1]:
де? Уа й? ув - динамічний коефіцієнт в'язкості парів компонента А (ацетон) і В (вода).
? УА=0,95. 10-5 Па.с при tу cp=73,91 ° С [9, с. 8, 9]:
? УВ=1,23. 10-5 Па.с.
,
? у ср=0,982. 10-5 Па. с.
Коефіцієнт дифузії для парової фази визначаємо по рівнянню [1]:
де Р - тиск кгс/см2 (тиск в колоні атмосферний);
Т=273 + tу ср, ° С. м2/с.
4. Визначення діаметра колони
Діаметр колони визначаємо по рівнянню [1]:
Витрата, що проходить по колоні пара, може бути визначений:
м3/с.
Швидкість пара в колоні визначаємо по рівн...
