- •Испытание элементного теплообменника
- •2. Скорости движения теплоносителей.
- •Кипятильник
- •1. Тепловая нагрузка аппарата.
- •2. Средняя разность температур.
- •3. Расчётный коэффициент теплопередачи.
- •Выпаривание
- •Схемы выпаривания
- •Выпаривание
- •Некоторые свойства растворов при выпаривании
- •1. Растворимость.
- •2. Движущая сила и температурные депрессии.
- •3. Теплота растворения.
- •Многократное выпаривание
- •1. Материальный баланс.
- •2. Тепловой баланс.
- •Баланс тепла:
- •3. Полезная разность температур.
- •Распределение полезной разности температур.
- •Перегонка Простая, периодического действия.
- •Непрерывная перегонка.
- •Перегонка с водяным паром.
- •Молекулярная перегонка.
- •Ректификация
- •Материальный баланс
- •Тепловой баланс
- •Уравнения линий рабочих концентраций
- •Оптимальное число флегмы
- •Ректификационные аппараты
- •См. Следующую страницу
- •Расчёт основных размеров колонного аппарата.
- •1. Диаметр колонны.
- •2. Высота колонны.
- •Расчёт тарельчатой ректификационной колонны.
- •Физические свойства компонентов.
- •Расчёты
- •1. Материальный баланс.
- •2. Флегмовое число.
- •3. Высота колонны.
- •4. Диаметр колонны.
- •5. Тепловой баланс.
- •Формы связи влаги с материалом
- •Параметры влажного материала.
- •Конвективная сушка. Параметры влажного воздуха.
- •Диаграмма состояния воздуха.
- •Статика сушки.
- •Материальный баланс.
- •Тепловой баланс. Теоретическая сушилка.
- •Действительная сушилка.
- •Варианты конвективной сушки с представлением на энтальпийной диаграмме.
Перегонка Простая, периодического действия.
Простая перегонка – процесс однократного испарения жидкой смеси с последующим конденсированием (сжижением) её паров.
Иначе называется простой дистилляцией.
Применяется для предварительного, грубого разделения сложных жидких смесей. Широко используется в пищевой промышленности и при переработке нефти.
Перегонка – это тепловой процесс. Движущей силой является разность температур между теплоносителями, например, при обогреве водяным паром
С точки зрения массообмена перегонка – равновесный процесс. Движущая сила, как массообменного процесса, равна нулю, т.к. пар находится в равновесии с жидкостью.
Разделение смеси путём перегонки основано на том, что пар над жидкой смесью имеет большую концентрацию легколетучего (л/л) компонента и, будучи отведённым и сконденсированным, образует обогащённую смесь.
Как и выпаривание, перегонка была известна человечеству давно.
На рис.121 показаны несколько старинных установок простой дистилляции.
Рис. 121. Дистилляционные установки:
а - стеклянный прибор с песчаной или водяной баней /II век н.э./;
6, в, г - полупромышленные установки XIX века, использовавшиеся в Германии, Китае и Болгарии соответственно.
Схема современной установки представлена на рис.122.
Из куба 1, обогреваемого водяным паром, паровая смесь поступает в конденсатор 2, откуда жидкая обогащенная смесь распределяется по сборникам 3. Установка дефлегматора 4 способствует дополнительному обогащению паровой смеси л/л компонентом.
Рис.122. Схемы установок для простой перегонки (а) и перегонки с дефлегмацией (б). 1.Куб. 2.Конденсатор. 3.Сборники. 4.Дефлегматор.
Разделение жидкой смеси на фракции I-III показано на t-y,X диаграмме (изобара равновесия, рис.123).
Рис.123. Разделение жидкой смеси с содержанием л/л компонента от Xн до Хк на фракции I-III.
Рассмотрим процесс перегонки за время . Пусть мы имеем в кубеW кмоль (А+В) смеси с содержанием л/л компонента Х кмоль А/кмоль (А+В). За время из куба испаритсясмеси с содержанием л/л компонентаy. Баланс куба по л/л компоненту:
было осталось ушло
или
- пренебрегаем как бесконечно малой величиной второго порядка.
Тогда
или
(111)
Уравнение (111) называется рабочей формулой перегонки. Она решается графическим путём. Для этого на диаграмме (рис.124а) определяются отрезки (y-x) в интервале от Хн до Хк. Затем строится график 1/(y-x)=f(x). Площадь под кривой на этом графике (рис.124б) в масштабе ''а'' соответствует интегралу (111).
Рис.124. Графическое решение рабочей формулы перегонки.
Решение формулы (111) позволяет определить конечное количество Wo жидкой смеси в кубе.
Непрерывная перегонка.
Схема установки представлена на рис.125. Исходная смесь поступает в куб 1, где образуется парожидкостная смесь. Последняя поступает в отгонную колонну 2, в которой разделяется на отгон (паровая фаза) и остаток (жидкая фаза).
Рис.125. Схема непрерывной перегонки. 1-куб, 2-отгонная колонна.
Материальный баланс
1. По всему продукту.
L=D+W, D=L-W (112)
2. По л/л компоненту
(113)
Подставляем (112) в (113):
Откуда (114)
Тангенс для (114) определяется из диаграммыy-x, которая представлена на рис.126.
Рис.126. Диаграмма y-x для непрерывной перегонки.
Известно: L и . Из диаграммы y-x определяются у, х и .
Затем из (112) определяются W и D/
Тепловой баланс
(115)
где - энтальпия отгона,- потери тепла.
Из (115) получают удельный расход тепла в кубе
(116)