Массообменные процессы. Никалаев Г.И - 32 стр.

UptoLike

()
2
3/13/1
6
20
/1/110
Тбх
Тб
x
АВ
МM
D
υυµ
+
+
=
Коэффициенты диффузии в жидкости D
x20
при 20°С можно
вычислить по приближенной формуле [8]:
, (2.23)
где А, В коэффициенты, зависящие от свойств растворенного
вещества и растворителя; ν
б
,ν
Т
мольные объемы компонентов в
жидком состоянии при температуре кипения, см
3
/моль; µ
х
вязкость жидкости при 20°С, мПа
.
с.
Тогда коэффициент диффузии в жидкости для верхней
части колонны при 20 °С равен:
()
смD
x
/1028,2
92
1
78
1
2,1189663,011
10
29
2
3/13/1
6
20
=+
+
=
Температурный коэффициент b определяют по формуле:
,/2,0
3
хx
b
ρµ
=
(2.24)
где µ
х
, v и ρ
x
, принимают при температуре 20°С. Тогда
.017,0796/63,02,0
3
==b
Отсюда
D
x в
= 2,28
.
10
-9
[1 = 0,017(89-20)] = 4,6
.
10
-9
м
2
/с.
Аналогично для нижней части колонны находим:
D
x н
= 5,11
.
10
-9
м
2
/с.
Коэффициент диффузии в паровой фазе может быть
вычислен по уравнению:
(2.25)
где Т средняя температура в соответствующей части колонны, К;
Р абсолютное давление в колонне, Па.
Тогда для верхней части колонны
(
)
()
смD
ув
/1006,5
92
1
78
1
2,1189610
892731022,4
26
2
3/13/15
2/3
2
=+
+
+
=
Аналогично для нижней части колонны получим:
D
y н
= 5,39
.
10
–6
м
2
/с.
Таким образом, для верхней части колонны
мh
xв
173,03
106,4796
10298,0
92,0068,0258,0
15,0
5,0
9
3
=
=
;
мh
yв
27,2
1020
108,72
796
1000
6,1785,0
298,084,3
36,1
1006,573,2
100091,0
2050175,0
6,0
8,0
3
3
25,1
2
16,0
33,0
5,0
6
3
=
=
;
Для нижней части колонны
мh
xв
162,03
1011,5796
10269,0
78,0084,0258,0
15,0
5,0
6
3
=
=
.29,1
1020
108,72
796
1000
6,1785,0
269,029,9
36,1
1039,585,2
100092,0
2050175,0
6,0
8,0
3
3
25,1
2
16,0
33,0
5,0
6
3
мh
yв
=
=
По уравнению (2.17) находим общую высоту единицы
переноса для верхней и нижней частей колонны:
()
,
111022,4
2
3/13/1
2/32
Тб
Тб
ув
ММ
Р
Т
D +
+
=
υυ
60 61
    Коэффициенты диффузии в жидкости Dx20 при 20°С можно                                              где Т – средняя температура в соответствующей части колонны, К;
вычислить по приближенной формуле [8]:                                                                Р – абсолютное давление в колонне, Па.
                                                                                                            Тогда для верхней части колонны
                               10 −6 1 / M б + 1 / М Т
                                                                                                                             4,22 ⋅10 −2 (273 + 89 )
                                                                                                                                                   3/ 2
                  D x 20 =                                                                                                                                1 1
                                АВ µ х υ     (    1/ 3
                                                  б           +υ   Т  )
                                                                   1/ 3 2   ,         (2.23)                        D ув =
                                                                                                                                 (
                                                                                                                             105 961/ 3 + 118,2    )
                                                                                                                                                1/ 3 2
                                                                                                                                                            +
                                                                                                                                                          78 92
                                                                                                                                                                = 5,06 ⋅10 −6 м 2 / с

где А, В – коэффициенты, зависящие от свойств растворенного                                                Аналогично для нижней части колонны получим:
вещества и растворителя; νб ,νТ – мольные объемы компонентов в
                                                                                                                           Dy н = 5,39 . 10–6 м2/с.
жидком состоянии при температуре кипения, см3/моль; µх –
вязкость жидкости при 20°С, мПа.с.                                                                         Таким образом, для верхней части колонны
                                                                                                                                                                               0,5
     Тогда коэффициент диффузии в жидкости для верхней                                                                                 0,298 ⋅ 10 −3                     
части колонны при 20 °С равен:                                                                            h xв = 0,258 ⋅ 0,068 ⋅ 0,92                −9
                                                                                                                                                                                   ⋅ 3 0,15 = 0,173 м ;
                                                                                                                                       796 ⋅ 4,6 ⋅ 10                     
                               10 −6                           1 1
      Dx 20 =                                                    +   = 2,28 ⋅10 −9 м 2 / с                                                                          0,5
                           (
                1 ⋅1 0,63 961/ 3 + 118,2              )
                                                 1/ 3 2        78 92                                                              0,0091 ⋅ 10 −3
                                                                                                                    0,0175 ⋅ 205                  −6
                                                                                                                                                               
                                                                                                                                                                        ⋅ 1,6 ⋅ 3 0,33
                                                                                                                                  2,73 ⋅ 5,06 ⋅ 10             
     Температурный коэффициент b определяют по формуле:                                                  h yв =                                                                            0, 6
                                                                                                                                                                                                  = 2,27 м ;
                                                                                                                   3,84 ⋅ 0,298 0,16  1000 1, 25  72,8 ⋅ 10 −3  0,8 
                                b = 0,2 ⋅ µ x / 3 ρ х ,                                      (2.24)                                                            
                                                                                                                                                               −3 
                                                                                                                    0,785  ⋅ 1, 6 2
                                                                                                                                        796         20 ⋅ 10      
где µх, v и ρx, принимают при температуре 20°С. Тогда
                                                                                                      Для нижней части колонны
                       b = 0,2 ⋅ 0,63 / 3 796 = 0,017.
                                                                                                                                                                          0,5
Отсюда                                                                                                                                    0,269 ⋅10 −3 
                                                                                                              hxв = 0,258 ⋅ 0,084 ⋅ 0,78                     ⋅ 30,15 = 0,162 м
                                                                                                                                                           −6 
         Dx в = 2,28 . 10-9 [1 = 0,017(89-20)] = 4,6 . 10-9 м2/с.                                                                         796 ⋅ 5,11 ⋅ 10    
     Аналогично для нижней части колонны находим:                                                                                        0,0092 ⋅10 −3 
                                                                                                                                                               0,5


                     Dx н = 5,11 . 10-9 м2/с.                                                                             0,0175 ⋅ 205                         ⋅1,6 ⋅ 30,33
                                                                                                                                                             −6 
                                                                                                                                         2,85 ⋅ 5,39   ⋅ 10    
                                                                                                                  hyв =                                                          = 1,29 м.
    Коэффициент диффузии в паровой фазе может быть                                                                       9,29 ⋅ 0,2690,16  1000   72,8 ⋅10 −3  0,8 
                                                                                                                                                     1, 25
                                                                                                                                                                             0,6

вычислен по уравнению:                                                                                                                                        −3 
                                                                                                                                                                        
                                                                                                                         0,785 ⋅1,6  796   20 ⋅10  
                                                                                                                                      2


                               4,22 ⋅10 −2 Т 3 / 2                 1   1                                   По уравнению (2.17) находим общую высоту единицы
                  D ув =                                             +   ,
                               Рυ(   1/ 3
                                     б      +υ   1/ 3 2
                                                 Т        )        Мб МТ
                                                                                             (2.25)
                                                                                                      переноса для верхней и нижней частей колонны:


                                                 60                                                                                                       61