P1070675 (2)

*r

In

±1^1 ^u L₂ J xd—x'

(9.22)

gdzie: L_u Li — liczba moli cieczy w kotle na początku i na końcu procesu, xf, Xfr — skład surówki oraz cieczy wyczerpanej, x_D — skład destylatu,

x — skład cieczy w kotle w danym momencie czasu.

Całkę w tym równaniu rozwiązuje się graficznie, sporządzając wykres w układzie —

^xo—x

g f[x) i planimetrując pole pod otrzymaną krzywą w zakresie od x_F do .v_)f-. Średni skład destylatu oblicza się ze wzoru:

(9.23)

I., •'> — /-₂ Xw _ L_x x_F — /., Xu ***⁼ D    Ly-L,

9.6.3. Bilans cieplny rektyfikacji okresowe).

Przychód ciepła

1)    Ciepło dostarczone do kotła kolumny Q_t.

2)    Ciepło dostarczone z surówką Q₂, przy czym

Qi = Fcptp,

gdzie: F — ilość moli surówki,

Cr — ciepło właściwe surówki,-\    ,

mol • K

t_F — temperatura surówki, °C.

3)    Ciepło dostarczone do kolumny z powrotem (refluxem):

Qi — ^lr D ^cd

gdzie: R_it — średnia liczba powrotu,

D — liczba moli destylatu,

c_B — ciepło właściwe destylatu,—f- -,

mol | K

t_D — temperatura destylatu, °C (temperatury wrzenia cieczy o składzie równym składowi destylatu).

Rozchód ciepła

1)    Ciepło unoszone z kolumny z parą:

Q* g D (^ł_t + I) (^fo + r_D),

gdzie: r_D — ciepło parowania destylatu,

2)    Ciepło unoszone z cieczą wyczerpaną:

Qi B W c_w M 1

gdzie: W — liczba moli cieczy wyczerpanej,

c_w — ciepło właściwe cieczy wyczerpanej, mol • K, t_w — temperatura cieczy wyczerpanej, °C.

3) Ciepło zużywane na stiaty do otoczenia Q,.

Uwzględniając wszystkie pozycje otrzymuje się równanie bilansu cieplnego w postaci; Qi ■+■ Fcp lf + /?i_r D Cd to = D(R_ir + 1) (cj}t₀ + r_D) -f Wc_wt_w -f Qg (9.24)

skąd

Qi= W c_w1_w—Fcptp + D(c_Dt_DĄ r_D) + DR_itr_DĄ- Q_S-    (9.25)

9.7. SPRAWNOŚĆ PÓŁEK RZECZYWISTYCH

W rzeczywistości na półce równowaga fizykochemiczna między parą i cieczą nie jest osiągana. W praktyce spotyka się dwa sposoby określania sprawności półek rzeczywistych (E).

1) Przeciętna sprawność półek rzeczywistych. Można ją zdefiniować jako stosunek liczby półek teoretycznych do liczby półek rzeczywistych, koniecznych do osiągnięcia założonego stopnia rozdzielania mieszaniny ciekłej:

E_m =

Ul

V

(9.26)

Znając sprawność danej półki E_m oraz teoretyczną liczbę półek, można wyznaczyć liczbę półek rzeczywistych ze wzoru:

flr

, ⁿ ~TT'    m

2) Sprawność pojedynczej półki rzeczywistej (według Murphree'go). Jest to stosunek przyrostu ułamka molowego składnika niżej wrzącego na półce rzeczywistej do przyrostu, jaki nastąpiłby na półce teoretycznej, gdyby para opuszczająca półkę pozostawała w równowadze ze spływającą z tej półki cieczą. Wyraża się ten stosunek równaniem:

(9-28)

_r y»— r<«+ł y*—y«+i

gdzie: y_n+l

yn

1

—    przeciętny skład pary dopływającej z półki (n + 1) na rozważaną półkę n-tą (w ułamkach mol. składnika niżej wrzącego),

—    przeciętny skład pary odpływającej z półki n-tej,

—    skład pary, która byłaby w równowadze fizykochemicznej z cieczą o składzie || 9.8. WYZNACZANIE LICZBY PÓŁEK TEORETYCZNYCH W KOLUMNIE REKTYFIKACYJNEJ PRZY MALEJ ZAWARTOŚCI JEDNEGO ZE SKŁADNIKÓW

Przy małych zawartościach jednego ze składników stosowanie graficznych metod wyznaczania liczby półek teoretycznych jest związane z dużymi trudnościami, ponieważ