Условие задачи
Испаритель ректификационной установки непрерывного действия (рис.1) для разделения бинарной смеси имеет поверхность теплопередачи FИ.
Рис. 1. К расчету параметров работы ректификационной установки:
1 - ректификационная колонна; 2 — испаритель; 3 — дефлегматор; 4 - делитель флегмы
Коэффициент теплопередачи от греющего теплоносителя к кипящей в испарителе жидкости К, средняя разность температур теплоносителей в нем ∆tср. Колонна ректификационной установки (рис. 1) работает под атмосферным давлением при относительном молярном расходе питания f и флегмовом числе R. Содержание низкокипящего компонента в дистилляте, получаемом в результате разделения смеси, хD . Тепловая нагрузка дефлегматора установки составляет А от тепловой нагрузки испарителя.
Определить:
1) молярный расход смеси, поступающей на разделение в установку;
2) температуру паров флегмы и дистиллята на выходе из колонны. Удельную теплоту конденсации паров флегмы и дистиллята принять равной удельной теплоте конденсации низкокипящего компонента при атмосферном давлении.
Исходные данные:
Смесь – метанол - этанол
К = 700Вт(м2•К)
R = 4,5
xD = 92,5 % мол
F И = 160 м2
∆t ср. 24 к
f = 3,4
А = 83,%
Ответ
Обозначим: Gf количество смеси, поступающей на ректификацию;
Gp количество поступающего дистиллята;
Gw количество получающегося кубового остатка;
Xf, Xp, Xw содержание ЛЛК в исходной смеси, дистилляте и кубовом остатке соответственно.
Тогда материальный баланс разделения:
для всей смеси:
Gf = Gp + Gw;
для легколетучего компонента в смеси:
Gf*Xf = Gp*xp + Gw*Xw.
Количество пара, полученного в нижней части колонны, и проходящего по ней, равно:
