Обработка опытных данных. 1. Составляюм материальный баланс колонны:

1. Составляюм материальный баланс колонны:

а) по потокам:

F=D+W (12.3)

б) по НКК (по спирту):

F·z=D·y_D+W·x_W (12.4)

где F, D, W, – массовые расходы исходной смеси, дистиллята и остатка, кг/с;

z, y_D, x_W – массовые доли НКК в исходной смеси (питании), дистилляте и остатке.

2. Массовые концентрации питания, дистиллята и остатка пересчитывают в мольные:

(12.5)

(12.6)

(12.7)

Средние молекулярные массы потоков М_СМ рассчитывают, исходя из мольных составов:

(12.8)

(12.9)

где М_i – молекулярные массы i – го компонента в смеси; , x_i – молярная и массовая доля i – го компонента в смеси.

3. Тепловой баланс колонны.

На основании закона сохранения энергии:

Q_{прихода}=Q_{расхода}+Q_пот. (12.10)

а) приход тепла:

Q_{прихода}=Q_F+Q_L+Q_B (12.11)

где Q_F – тепло, вносимое в колонну с питанием, Вт;

Q_F=F·C_F··t_F (12.12)

где Q_L – тепло, вносимое в колонну с орошением, Вт;

Q_L=L·C_L·t_L (12.13)

где: F, L – массовые расходы питания и орошения, кг/с; t_F, t_L – температуры питания и орошения, °С; С_F, C_L – удельные массовые теплоемкости питания и орошения, Дж/кг·град.

C_F=C_сп·z+C_в·( 1 -z) (12.14)

С_L= C_сп·y_D+C_в·( 1 -y_D) (12.15)

где: C_СП, С_В – удельные массовые теплоемкости спирта и воды при температурах потоков (°С), Дж/(кг× град), определяют по табл. 12.3; z, y_D – состав питания и орошения (массовые доли); Q_В – тепло, подводимое к кубу колонны, Вт.

Q_B=U·I= (12.16)

где: I – сила тока, А; U – напряжение, В; R – сопротивление нагревателей, Ом, R =80 Ом.

б) расход тепла:

Q_{расхода}=Q_(D+L)+Q_W

где: Q_(D+L) – тепло, отводимое в конденсаторе, Вт;

Q_(D+L)=(D+L)·r+(D+L)·C_D·(t_K-t_L)

Q_W – тепло, уносимое остатком, Вт;

Q_W=W·C_W··t_W

где: D, W, L – массовые расходы дистиллята, остатка и орошения, кг/с; С_D, C_W – удельные массовые теплоемкости дистиллята и остатка, определяемое по правилу аддитивности в зависимости от составов дистиллята (у) и остатка (х) и теплоемкостей спирта и воды при температуре дистиллята и остатка, Дж/(кг× град):

С_D= C_сп·y_D+C_в·( 1 -y_D)

С_W= C_сп·x_W+C_в·( 1 -x_W)

где: r – теплота конденсации паров, уходящих с верха колонны в дефлегматор, Дж/кг;

r= r_сп·y_D+r_в·( 1 -y_D)

где: r_сп, r_в – удельная теплота конденсации паров спирта и воды, (см. табл.12.3), Дж/кг; t_Д, t_W, t_L, t_K – температуры дистиллята, остатка, орошения и конденсации паров дистиллята (t_Д = t_L).

Таблица 12.3.