Главная страница Случайная страница Разделы сайта АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Тепловой баланс процесса
Проведение процесса ректификации связано с обменом тепловой энергией между контактирующими паровой и жидкой фазами. Без учета теплопотерь в окружающую среду все подведенное в колонну тепло – с сырьем (QF), и в низ колонны через кипятильник (QВ) – отводится из колонны парами ректификата (QD), жидким остатком (QW) и потоком хладагента (Qd) на верху колонны. Уравнение теплового баланса: QF + QB = QD + QW + Qd. (1.32) Определяем составляющие уравнения (1.32). Тепло, поступающее с сырьем: (1.33) где F = кг/с – массовый расход сырья; tF = °С - температура ввода сырья; - массовая доля отгона; сF – теплоемкость жидкой фазы сырья, кДж/кг; qF – теплота испарения сырья, кДж/кг. Массовую долю отгона сырья определим по уравнению: (1.34) где е = 0, 5 – заданная мольная доля отгона сырья; Мср.F = кг/кмоль – средняя мольная масса исходной смеси; кг/кмоль – средняя мольная масса паровой фазы сырья.
Удельную теплоемкость жидкой фазы сырья определим по формуле: кДж/(кг× К), (1.35) где с1, с2, с3 кДж/(кг× °С)–удельные теплоемкости компонентов при температуре сырья.
Аналогично, теплота испарения смеси: кДж/кг, (1.36) где q1, q2, q3 кДж/кг – удельные теплоты испарения компонентов. Определяем тепло кипятильника по формуле: , (1.37) где S = рабочее паровое число; W = кг/с – массовый выход остатка; qW – удельная теплота испарения остатка, кДж/кг.
Удельную теплоту испарения остатка определим по правилу смешения: кДж/кг где q1, q2, q3 – удельные теплоты испарения компонентов при температуре остатка tн.
Количество теплоты, отводимое с дистиллятом: (1.38) где D = кг/с – массовый выход дистиллята; tD = °C – температура дистиллята (верха колонны); сD – удельная теплоемкость дистиллята, кДж/(кг× °С).
Аналогично формуле (1.35): кДж/(кг× °С) где с1, с2, с3 -удельные теплоемкости компонентов при tв.
Количество теплоты, отводимое с остатком, по формуле: (1.39) где tW = °C – температура остатка (низа колонны); сW – удельная теплоемкость остатка, кДж/(кг× °С).
По формуле (1.35): кДж/(кг× °С) где с1, с2, с3 -удельные теплоемкости компонентов при tW.
Количество теплоты, уносимое хладагентом на верху колонны, определим по формуле (1.40) где R = – рабочее флегмовое число; qD – теплота конденсации дистиллята, кДж/кг.
По формуле (1.35): где q1, q2, q3– удельные теплоты конденсации компонентов при температуре конденсации tD.
Проверяем тепловой баланс процесса по уравнению (1.32): Находим несходимость теплового баланса Результаты расчета сводим в таблицу.
|