Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Отдельных элементов узла ректификации
Мат модель имеет допущения – много вариантов и разной сложности. Рассмотрим простейший вариант.
Математическая модель i-й ректификационной тарелки
При математическом описании процессов на контактном устройстве в модели А рассматриваем идеализированный процесс ректификации и принимаем следующие допущения: - давление в колонне постоянное; - жидкость и пар находятся в насыщенном состоянии; - разделяемые смеси близки к идеальным; - потоки жидкости Li и пара Gi постоянны; - паровая и жидкая фазы идеально перемешаны; - унос жидкости отсутствует, т. е. рассматривается теоретическая тарелка с коэффициентом эффективности ε i = 1. Уравнения, описывающие процессы на i -й тарелке, имеют следующий вид: значение парового потока
где n – число тарелок; значение потока жидкости
значение текущей концентрации жидкости
значение текущей концентрации пара
где – равновесная концентрация,
здесь Ki (Ti) – константа фазового равновесия.
Математическая модель тарелки питания
Структура уравнений материального и энергетического баланса тарелки питания во многом определяется видом питания и его энергетическим состоянием. В качестве примера рассмотрим два типа тарелок питания. Для тарелки питания (i = f) с подачей на нее насыщенной жидкости (см. рис. 5.3, а) материальный баланс имеет вид
где Lf = Lf+ 1 + DL. При решении уравнения материального баланса (5.24) необходимо учитывать уравнения (5.6) и (5.7), описывающие материальный баланс низколежащей (f – 1) и высоколежащей (f + 1) тарелок. При питании колонного аппарата насыщенным паром с LG = 1 (см. рис. 5.3, б) режим работы тарелки питания с учетом материального и энергетического баланса высоколежащей (f + 1) и низколежащей (f – 1) тарелок описывается следующими уравнениями:
значение текущей концентрации пара
Значение потока жидкости Lf и значение текущей концентрации находим соответственно по уравнениям (5.6)–(5.9). Дросселирование жидкости перед поступлением на тарелку питания, как правило, приводит к ее частичному испарению, и в колонну направляется парожидкостная смесь (см. рис. 5.3, в). При этих условиях массовый поток пара, уходящего с тарелки питания, можно определить следующим образом:
Значение потока жидкости Lf, а также значения текущих концентраций xf и уf рассчитываем по уравнениям (5.6), (5.8), (5.26). Концентрацию паровой и жидкостной частей потока питания после дросселирования определяем из совместного решения методом итераций следующей системы уравнений:
где α G – доля пара, образовавшегося при дросселировании жидкости. Тогда паровая часть потока питания DG = F α G, а жидкостная составляющая DL = F – DG.
Математическая модель системы дефлегматор–конденсатор–емкость
При моделировании дефлегматор приравниваем по эффективности разделения к теоретической тарелке, поэтому уравнение, описывающее систему дефлегматор–конденсатор–емкость, может быть представлено в виде зависимости
где – равновесная концентрация; – эффективность дефлегматора, . Возможны частные случаи: - , что обычно справедливо для полного конденсатора (см. рис. 5.2, д), тогда xn+ 1 = yn и уравнение материального баланса имеет вид
- , что справедливо для парциального конденсатора (см. рис. 5.2, в), тогда и уравнение материального баланса
Математическая модель куба (испарителя)
В простейшем случае уравнение, описывающее куб, может быть представлено в том же виде, что и для дефлегматора, т. е.
где y *(xR) – равновесная концентрация пара; – эффективность куба, .
Частные случаи: - , что обычно справедливо для полного испарителя (см. рис. 5.2, г), тогда у 1 = x 1 и уравнение материального баланса имеет вид
- , что справедливо для парциального испарителя (см. рис. 5.2, б), тогда у 1 = y *(xR) и материальный баланс куба (испарителя) записывается в виде
|