общий баланс
баланс по распределяемому веществу
Возьмем произвольное сечение аппарата. Составим уравнение материального баланса нижней части аппарата:
y- текущее значение, выразим
Полученное уравнение – уравнение рабочей линии.
В большинстве случаев считают, что количество фаз движущихся по аппарату практически постоянное (L=const; G=const)
- уравнение прямой линии.
Если мы принимаем допущение, что и постоянные, уравнение рабочей линии – прямая.
Если это допущение не принимаем ( и const), уравнение рабочей линии - кривая.
Для всего аппарата в целом рабочие концентрации будут изменяться от до в газовой фазе и то до в жидкой.
- верх аппарата (координаты начала рабочей линии)
- низ аппарата, крайние точки рабочей линии.
Объединим на одном графике рабочую и равновесную концентрации.
Возьмем любую точку на аппарате с координатами х и у. Рабочая и равновесная линии никогда не пересекаются.Если рабочая линия выше равновесной – идет передача вещества из газовой в жидкую фазу.
|
|
Из жидкой в паровую фазу. Процесс перегонки.
На графике можно определить движущую силу процесса:
1. Когда линия равновесия прямая или приближается к прямой.
- средняя движущая сила процесса по газовой фазе для всего аппарата.
- средняя движущая сила процесса по жидкой фазе.
2. Если линия равновесия – кривая (на примере противоточного аппарата)
Рассмотрим процесс массопередачи протекающий в противоточном колонном аппарате при следующих условиях:
1) Зависимость - кривая.
2) L=const; G=const – расходы фаз по высоте аппарата постоянны – рабочая линия прямая.
3) по обеим фазам постоянны.
4) Рассмотрим процесс передачи вещества из (абсорбция).
5) При выводе будем выражать концентрации по фазе у (по газовой).
Выделим в аппарате элемент поверхности контакта dF.
В результате контакта на поверхности dF произойдет изменение концентрации dy в сторону уменьшения.
Сравним это выражение с основным уравнением массопередачи.
Выразим из ЧЕП:
ЧЕП характеризует изменение рабочей концентрации фазы приходящейся на единицу движущей силы, т.е. 1 ед переноса можно рассмотреть как участок аппарата, для которого измененение концентрации одной из фаз равна средней движущей силе на этом участке ЧЕП может быть расписано по любой из фаз.
По фазе х:
Определение ЧЕП.
1. Метод графического интегрирования:
Последовательность определения ЧЕП методом графического интегрирования.
1) По справочным данным строим равновесную кривую
2) По данным материального баланса строим рабочую линию процесса.
|
|
3) Разбив интервал на равные отрезки по графику заполняем таблицу:
4) Определяем площадь кривой и с учетом масштабирования определяем ЧЕП.
2. Графический метод Бейкера.
Используется если линия равновесия на участке соответветствующей одной единице переноса является прямой или имеет малую кривизну.
ЧЕП может быть записано как:
1) Делим отрезки и пополам и через две точки проводим прямую.
Отрезок MN делит соответствующий аппарат пополам.
На продолжении отрезка BD откладываем отрезок равный BD(BD=DE). Из точки E проводим вертикальную линию за пересечение с рабочей линией процесса(EF) DL
Через точку D проводим вертикальную линию (DL,DK)
Докажем что EF=KL
Рассмотрим два треугольника: BEF и BDK – они подобны.
Т.к. BE=2BD; KD = . Отсюда следует что EF=KL.
Ступенька BEF соответствует участку аппарата, на котором изменение рабочих концентраций в фазе у равна средней движущей силе не этом участке. Т.е. этот треугольник является единицей переноса.
Аналогично, вписывая таким образом треугольники, находим число единиц переноса по всей длине аппарата.