ного складу парової фази і температури кипіння, де? i (
DELTA (I) ) - параметр розчинності < i align="justify"> i -го компонента суміші; ? (
SUM1 ) - середньозважений параметр розчинності; ? i (
AK (I) ) - коефіцієнт активності i -го компонента; ( PF ) i (
PF (I) ) - коефіцієнт Пойнтинга < i align="justify"> i -го компонента; ? si (
FLS (I) ),? i (
FGV (I) ) - коефіцієнти летючості рідини при параметрах насичення і пара відповідно.
Рис. 10. Фрагмент підпрограми розрахунку фазового рівноваги суміші
3. Основи теорії массопередачи при поділі суміші методом ректифікації
Ректифікація є масообмінних (дифузійним) процесом. Рушійна сила процесу массопередачи - різниця хімічних потенціалів, але в інженерних розрахунках зручніше виражати її через еквівалентні їй різниці концентрацій поділюваних компонентів. При цьому основні рівняння масообміну процесу ректифікації мають вигляд
де K y , K x - коефіцієнти масопередачі; ? G ,? L - коефіцієнти массоотдачи в рідкій та паровій фазах; y * - концентрація парової фази, рівноважна концентрації рідини x ; x * - концентрація рідкої фази, рівноважна концентрації пара у ; y гр, x гр - концентрація пари і рідини на межі розділу фаз (рис.11).
Рис. 11. Схема процесу масообміну: а - зміна концентрації поблизу розділу фаз; б - графічне зображення процесу масообміну для двофазного середовища
Оскільки при ректифікації кріогенних сумішей опір кордону розділу фаз процесу масообміну одно 0 і на ній завжди існує рівновага між фазами, то умова рівноваги може бути записано так [29]:
де - тангенс кута нахилу кривої рівноваги (див. рис. 11, б).
У результаті зіставлення виразів (31) - (34) та їх перетворення отримуємо наступні залежності для розрахунку коефіцієнтів масопередачі:
.
Матеріальний баланс елементарної ділянки противоточной ректифікаційної колони, утвореного двома площинами, перпендикулярними напрямку руху потоків, може бути представлений у вигляді
,
де G , L - масові потоки пари і рідини; d y , d x - зміна концентрації компонентів у відповідних фазах.
З іншого боку, якщо відомі значення коефіцієнтів массоотдачи? G ,? L і площа поверхні контакту фаз d F , масовий потік речовини d M , перенесеного з однієї фази в іншу, можна визначити з виразу
Або
У результаті інтегрування рівнянь (37) і (38) з урахуванням матеріального балансу (36) для ділянки колони, на якому G =const, L =const і концентрації відповідних потоків змінюються від у н до у до і від x н до x до, можуть бути отримані наступні залежності:
і,
де F - повна площа поверхні контакту фаз;- Середні значення рушійної сили процесу масообміну. ??
З урахуванням рівнянь (37) і (39) при допущенні, що на даній ділянці колони G 1 = 1 const і К у =const, може бути отримано рівняння для визначення середньої рушійної сили процесу масообміну:
.
При вираженні рушійної сили через концентрацію х аналогічним чином можна отримати
.
Рівняння (41) і (42) можуть бути перетворені для визначення загальних чисел одиниць переносу (ЧОП):
;
.
При отриманні кріопродуктов особливої ??чистоти методом низькотемпературної ректифікації рівноважна лінія по базовому речовині і микропримеси розглядається як пряма лінія, т. е.
,
де K - константа фазового рівноваги.
При цьому середню рушійну силу процесу масообміну по висоті апарата можна визначити як середню логарифмічну:
,
де - рушійна сила процесу в n -м і ( n - 1) -му перетинах розглянутого ділянки апарату відповідно.
За умови (46) число одиниць перенесення N y являє собою відношення зміни робочих концентрацій до величини середньої рушійної сили:
.
Зіставлення рівнянь (39), (40) і (43), (44) показує, що величина ЧОП тим вище, чим більше значення коефіцієнта масообміну, поверхня контакту фаз і чим менше витрата потоків пари і рідини. У реальних колонах...
