wd |
= |
2,19 |
= 9,32 |
|
m · Hc |
0,87 · 0,27 |
|||
|
|
Для нижней части колонны:
m = 1,15 · 10−3( |
0,04823 |
) |
0,295 |
957,7 − 0,87 |
|
0,425 |
||
0,87 |
|
( |
10,05 · 10−6 |
) |
= 1,21 |
|||
|
wd |
|
= |
|
1,92 |
= 5,67 |
||
|
m · Hc |
1,21 · 0,28 |
||||||
|
|
|
|
|
||||
Клапанная тарелка:
Для верхней части колонны:
e = 0,0078 кг
Для нижней части колонны:
e = 0,0028 кг
1.5.2. Расчет коэффициентов молекулярной диффузии
Коэффициент диффузии в жидкости при температуре t определим по формуле:
Dx = Dx20[1 + b(t − 20)
Dx20– коэффициент диффузии в жидкости при 20 |
С и определяется по |
||
формуле: |
|
|
|
10−6 |
M1 |
+ M1 |
|
Dx20 = |
А |
B |
|
1 |
1 |
2 |
|
A · B μ(υА3 |
+ υB3 ) |
|
|
18
A и В – поправочные коэффициенты, зависящие от свойств растворенного вещества и растворителя
Верхняя часть колонны: растворитель (среда) – ацетон B=1; растворенное (диффундирующее) вещество – вода А = 4,7
Нижняя часть колонны: растворитель (среда) – вода В=4,7; растворенное (диффундирующее) вещество – ацетон А = 1.
vА; vВ – мольные объёмы растворенного вещества и растворителя, см3/моль Определим плотность и вязкость жидких смесей в жидком состоянии при
20 С:
Мольные объёмы растворенного вещества и растворителя: vА = 14,8 · 3 +3,7 · 6 + 7,4 = 74 см3/моль
vB = 18,9 см3/моль
Для верхней части колонны:
ρА = 931,74 кг/ м3 , µА = 0,51 мПа▪с
Для нижней части колонны:
ρВ = 990,52 кг/ м3, µ В = 0,89 мПа▪с
Температурный коэффициент определим по формуле:
b = 0,2 |
μ |
|
ρ |
|
|
|
x |
|
Для верхней части колонны: |
|
|
bв = 0,2 |
0,51 |
= 0,015 |
|
931,74 |
|
Для нижней части колонны: |
|
|
bн = 0,2 |
0,89 |
= 0,019 |
|
990,52 |
|
Тогда
19
10−6 |
581 |
+ 181 |
|
|
= 1,31 · 10−9 |
м2 |
|
Dx20н = |
|
|
|
|
2 |
c |
|
4,7 · 1 0,89(74 |
1 |
+ 18,9 |
1 |
|
|||
3 |
3 ) |
|
|
|
|||
20 |
= |
10−6 |
581 + 181 |
|
|
= 1,73 · 10 |
−9 м2 |
||
Dxв |
0,51(74 |
1 |
|
1 |
2 |
c |
|||
|
4,7 · 1 |
+ 18,9 |
|
||||||
|
3 |
3 ) |
|
|
|
||||
Отсюда
Dxн = 1,31 · 10−9 [1 + 0,019 · (87,25 − 20)] = 2,46 · 10−9 м2
с
Dxв = 1,73 · 10−9 [1 + 0,015 · (66,25 − 20)] = 3,48 · 10−9 м2
с
Коэффициент диффузии в паровой фазе определяется по формуле:
DYВ |
= 4,22 · 10−2T 23 |
1 |
+ |
1 |
||
|
1 |
1 |
2 |
MA |
|
MB |
|
P(vA3 |
+ vB3 ) |
|
|
|
|
T - абсолютная температура пара в соответствующей части колонны, К P - абсолютное давление в колонне P = 105 Па
Для верхней части колонны:
|
|
|
4,22 · 10−2 |
|
3 |
|
|
|
|
= 1,49 · 10−5 м2 |
|
Dy |
в |
= |
· 339,42 |
2 |
1 |
+ |
1 |
||||
|
|
1,033 · (74 |
1 |
+ 18,9 |
1 |
58,08 |
|
18 |
с |
||
|
|
|
3 |
4 ) |
|
|
|
|
|
||
Для нижней части колонны:
20
|
|
|
4,22 · 10−2 |
|
3 |
|
|
|
|
= 1,63 · 10−5 м2 |
|
Dy |
н |
= |
· 360,42 |
2 |
1 |
+ |
1 |
||||
|
|
1,033 · (74 |
1 |
+ 18,9 |
1 |
58,08 |
|
18 |
c |
||
|
|
|
3 |
4 ) |
|
|
|
|
|
||
1.5.3. Расчет коэффициентов массоотдачи
По формулам определим коэффициенты массоотдачи: В жидкой фазе:
|
|
|
|
|
|
U |
0,5 |
|
μy |
0,5 |
|
|
L |
||
βxF = 6,24 · 105 · Dx0,5 · |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
· ho · |
|
, где U = |
||||||||||
(1 − ) |
|
(μx + μy ) |
|
ρ · 0,784 · d2 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
В паровой фазе: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,5 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
w |
|
0,5 |
|
|
μy |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
( ) |
|
|
|
(μx + μy ) |
|
|
|||
βy |
|
= 6,24 · 105 |
· Dy0,5 |
· |
t |
|
|
· ho · Fс |
|
|
|
|
|
||
F |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для нижней части колонны:
В жидкой фазе:
|
· (2,46 · 10−9) |
0,5 |
9,68 |
0,5 |
0,0105 |
0,5 |
м |
βxF = 6,24 · 105 |
|
· (957,7 · 0,785 · 2,62(1 − 0,79)) |
|
· 0,025 · (0,31 + 0,0105) |
= 0,013 |
с |
В паровой фазе:
βyF = 6,24 · 105 · (1,49 · 10−5)0.5 · (1,920,79)0,5 · 0,025 · 0,0998 · (0,01050,0105+ 0,31)0,5 = 1,7 мс
Для верхней части колонны
В жидкой фазе:
|
· (3,48 · 10−9) |
0,5 |
9,68 |
0,5 |
0,00884 |
0,5 |
м |
βxF = 6,24 · 105 |
|
· (902,2 · 0,785 · 2,62(1 − 0,82)) |
|
· 0,023 · (0,28 + 0,00884) |
= 0,017 |
с |
В паровой фазе:
βyF = 6,24 · 105 · (1,62 · 10−5)0.5 · (2,190,82)0,5 · 0,025 · 0,0998 · (0,008840,00884+ 0,28)0,5 = 1,73мс
Пересчитаем коэффициенты массоотдачи на м2 · с
Для нижней части колонны:
21