на тему рефераты Информационно-образоательный портал
Рефераты, курсовые, дипломы, научные работы,
на тему рефераты
на тему рефераты
МЕНЮ|
на тему рефераты
поиск
Процесс выпаривания растворов
ак следует из вышеизложенного, для практической реализации идеи многократных последовательно протекающих процессов испарения и конденсации необходимо проведение процессов теплообмена: в первом случае необходим подвод теплоты для испарения жидкости, а во втором - отвод теплоты для конденсации пара.

33. Непрерывная ректификация, схема, материальный баланс

1 - ректификационная колонна;

2 - кипятильник;

3 - дефлегматор;

4 - делительфлегмы;

5 - подогреватель исходной смеси;

6 - холодильник дистиллята;

7 - холодильник остатка;

8 - емкость исходной смеси;

9 - сборники;

10 - насосы

МБ: F+Ф=G+W (т.к G=P+Ф) F=P+W

МБ. По н. к. к. FxF=PxP+WxW

34. Допущения при расчете ректификации

1. Разделяемая смесь следует правилу Трутона, согласно которому отношение мольной теплоты испарения или конденсации r к абсолютной температуре кипения Т для всех жидкостей является приближенно постоянной величиной. Для смеси, состоящей из n компонентов:

.

Отсюда следует, что при конденсации в колонне 1 кмоль ВКК испаряется 1 моль НКК, т.е. мольное количество паров, поднимающихся по колонне постоянно.

2. Состав пара yD, удаляющегося из колонны в дефлегматор, равен составу дистиллята хР. При этом допускается, что укрепляющим действием дефлегматора в процессе конденсации в нем паров можно пренебречь и принять , гдеуР - состав дистиллята в паровой фазе.

3. Состав пара yW, поднимающегося из кипятильника в колонну, равен составу жидкости xW, стекающей в кипятильник из нижней части колонны. В этом случае пренебрегают исчерпывающим действием кипятильника, т.е. изменением состава фаз при испарении в нем жидкости.

4. Теплоты смешения компонентов разделяемой смеси равны нулю.

5. Исходная смесь поступает в колонну нагретой до температуры кипения.

35. Уравнение рабочих линий

Для получения уравнений рабочих линий используем общее для всех массообменных процессов уравнение, выразив применительно к ректификации входящие в него концентрации в мольных долях

, т.к баланс по распределяемому компоненту: , то: , в итоге получим: .

Укрепляющая часть колоны. L=Ф=PR, количество поднимающихся паров: G=P+Ф=P (R+1), yG=yp и согласно допущению yp=xp, значит yк=xp. Подставляя данные получим: .

Исчерпывающая часть колонны. L'=Ф+F=P (R+f) G'=G=P (R+1) xк=xWyн=yW=xW. Подставляем: .

36. Построение рабочих линий по y-xдиаграмме

Для построения рабочих линий откладывают на оси абсцисс диаграммы составы xW, xF, xp. Учитывая принятые допущения о равенстве составов пара и жидкостей на концах колонны, строят yp. Величина Rизвестна, на оси ординат откладывают B=xp/ (R+1), соединяют с точкой a. Из xfподнимают перпендикуляр, получают точку b. ab - раб. Линия укрепляющей части колонны. В точке xW- перпендикуляр до точки C. bc - рабочая линия исчерпывающей части колонны. НКК переходит в паровую фазу, стремящуюся к равновсию с жидкой фазой.

37. Минимальное и действительное флегмовое число, связь с размерами аппарата и расходом тепла в кубе колонны

При заданном составе дистиллята величина отрезка В зависит только от флегмового числа. С уменьшением R отрезок В увеличивается и рабочая линия как бы поворачивается вокруг точки а. Однако величину R можно уменьшать только до некоторого предела, определенного движущей силой процесса массопередачи между жидкой и паровой фазами. С уменьшением R точка b перемещается по вертикали и движущая сила снижается, пока не превратится в нуль. При этом рабочая линия отсекает от оси ординат максимальный отрезок, которому при заданном составе исходной смеси соответствует минимальное флегмовое число Rmin.

Отметим, что в некоторой точке, лежащей на вертикали с абсциссой xF выше линии равновесия, рабочие линии пересечься не могут, так как в этом случае движущая сила будет отрицательной, что лишено физического смысла.

Очевидно, что нижнее предельное положение рабочих линий должно соответствовать точке их пересечения с диагональю диаграммы.

При этом B=B'=0, что истинно только при бесконечном флегмовом числе (R=?). Поэтому действительное флегмовое число Rд, при котором должна работать колонна, находится в пределах от Rmin до R=?.

Рациональный выбор действительного флегмового числа представляет собой сложную задачу. Это объясняется тем, что флегмовое число определяет в конечном счете размеры аппарата и расходы теплоносителей (греющего пара в кипятильнике и воды в дефлегматоре). Следовательно, от значения флегмового числа зависят капитальные и эксплуатационные расходы на ректификацию.

C увеличением флегмового числа высота аппарата уменьшается, а расход теплоносителей возрастает. Вместе с тем с ростом R возрастает количество орошающей жидкости и поднимающихся паров, поэтому увеличивается диаметр аппарата, при прочих равных условиях.

38. Тепловой баланс ректификации

Тепловой баланс ректификационной колонны. Приход тепла: С теплоносителем

в кипятильнике (Qкип=IкGп), с исходной смесью (QF=FiF), с флегмой (QФ=ФiФ). Расход тепла: с парами, поступающими из колонны в дефлегматор (QG=GI), с остатком (QW=WiW), потери тепла (Qп).

Iк, I, iF, iW и iФ - энтальпии соответственно греющего пара, паров, выходящих из колонны, исходной смеси, кубового остатка и флегмы. Приравнивая приход и расход тепла, получим уравнение теплового баланса

Решая уравнение относительно расхода греющего пара в кипятильнике, получим

Потери тепла в окружающую среду обычно выражают в долях тепла, подводимого в кипятильник, т.е. принимают Qпот=бQкип, где при наличии хорошей тепловой изоляции б=0,03-0,05. Тогда окончательно уравнение примет вид

39. Расчет числа ступеней ректификации

а) R - бесконечное, б) R-минимальное.

40. Рекификация многокомпонентных смесей

В промышленностти часто разделяют не бинарные, а много компонентные смеси. В отличии от бинарных смесей, обладающих двумя степенями свободы, у многокомпонентной смеси число степеней свободы равно числу комнонентов.

Число колонн для ректификации многокомпонентной смеси должно быть на 1 меньше, чем число компонентов, которые требуется разделить.

а. компоненты А и В более летучи, чем С

б. компоненты В и С менее летучи, чем А

41. Сушка, способы и особенности процесса сушки

Сушка - сложный диффузионный тепло - и массообменный процесс. Скорость сушки определяется скоростью диффузии влаги из глубины высушиваемого материала в окружающую среду.

По способам подвода тепла выделяют следящие виды сушки:

конвективная сушка (непосредственное соприкосновение материала с сушильным агентом (обычно нагретый воздух, топочные газы))

контактная сушка (тепло передается от теплоносителя к материалу через стенку)

специальные виды сушки (радиационная (инфракрасными лучами), диэлектрическая (токами высокой частоты), сублимационная (сушка в замороженном состоянии при глубоком вакууме))

Выбор типа сушилки зависит от химических свойств материала. Так, при сушке материалов с органическими растворителями используют герметичные аппараты и сушку обычно проводят под вакуумом; при сушке окисляющихся материалов применяют продувку инертными газами; при сушке жидких суспензий используют распыливание материала.

42. Основные параметры влажного газа, I-x диаграмма

Абсолютная влажность, [кг/м3] - количество водяного пара в объеме влажного воздуха.

Относительная влажность (степень насыщения) - отношения массы водяного пара в 1м3 влажного воздуха при данных условиях к максимально возможной массе водяного пара в 1м3 воздуха при тех же условиях.

Влагосодержание - масса водяного пара во важном воздухе, приходящаяся на 1 кг абсолютно сухого воздуха.

Энтальпия - относится к 1 кг абсолютно сухого воздуха и определяется при данной температуре воздуха как сумма энтальпий сухого воздуха и водяного пара

I=сс. в. t+xiп

I-xдиаграмма влажного воздуха:

43. Изображение процессов при сушке на I-x диаграмме

Теоретическая сушилка Действительная сушилка

С предварительным прогревом по зонам

44. Примерный механизм процесса сушки

При конвективной сушке физическая сущность процесса сводится к удалению влаги из материала за счет разности парциальных давлений над материалом и в окружающей среде . Процесс сушки происходит при условии, что . При равенстве парциальных давлений наступает состояние равновесия и процесс сушки прекращается. При этом в материале установится влажность, называемая равновесной . Если сушить материал до влажности ниже равновесной, то неизбежно наступит состояние, при котором , и материал начнет увлажняться. Этот процесс называют сорбцией. Обычно сушку ведут до равновесной влажности.

При сушке удаление влаги с поверхности связано с диффузией влаги изнутри материала к поверхности. Эти два процесса должны находится в строгом соответствии, в противном случае возможно пересыхание, коробление поверхности материала и ухудшение его качества.

Таким образом, при конвективной сушке влага перемещается к поверхности за счет градиента влажности, градиент температуры несколько тормозит процесс. За счет разности температур на поверхности и внутри материала происходит движение влаги внутрь, в направлении снижения температуры.

Равновесная влажность, а следовательно протекание процесса сушки зависят от свойств высушиваемого материала, характера связи с ним влаги и параметров окружающей среды. Связь влаги с материалом может быть механической, физико-химической и химической.

Капиллярно связанная влага заполняет макро - и микрокапилляры. Она механически связанна с материалом и наиболее легко удаляется. Давление пара над поверхностью материала тем меньше, чем прочнее связь между водой и материалом. Наиболее прочна эта связь у гигроскопических веществ. Давление пара над ними наиболее отличается от давления насыщенных паров.

Адсорбционно связанная влага. Влажность обусловлена адсорбцией воды на наружной поверхности материала и на поверхности его пор. Осмотически связанная влага находится внутри структурного скелета материала и удерживается осмотическими силами. В этих двух случаях связь воды с материалом имеет физико-химическую природу.

Химически связанная влага. Под химически связанной влагой понимают воду гидроокиси, которая в результате реакции гидратации вошла в состав гидроокиси и соединений типа кристаллогидратов. Связь нарушается только в результате химического воздействия (иногда в результате прокаливания), и влага не удаляется при сушке. Влажному материалу присущи все формы связи с водой, и очень трудно разграничить периоды сушки, соответствующие различным видам связи молекул воды с молекулами вещества. Поэтому экспериментальным путем строят изотермы сорбции при постоянной температуре. Изотермы сорбции позволяют установить связь между влажностью материала и относительной влажностью воздуха, а также определить равновесную влажность при сушке.

45. Равновесие при сушке

Возможны 2 процесса:

1. сушка (десорбция влаги) pм>pп

2. увлажнение (сорбция влаги) pм<pп

При pм=pп наступает динамическое равновесие, которому соответствует предельная влажность материала (wp).

Равномерная влажность зависит от парциального давления пара над материалом или пропорциональной ему величины относительной влажности и определяется опытным путем.

Зависимости wp от относительной влажности при постоянной температуре - изотермы (2) сорбции (увлажнение материала) и (1) десорбции (удаление влаги из материала)

Наблюдается петля гестерезиса.

Форма связи влаги с материалом (по Рибендеру):

химическая

физическая (капилляры)

физико-химическая (адсорбционно и осмотически связанная)

46. Материальный и тепловой балансы процесса сушки, внутренний баланс сушки

М.Б. по всему материалу:

, по абсолютно сухому веществу в высушиваемом материале:

, где G1-масса поступающего влажного материала, G2-масса высушенного материала, w1и w2 - начальная и конечная влажность материала, W-масса влаги, удаляемой из материала.

Тепловой баланс:

Приход тепла: С наружным воздухом (LI0), с влажным материалом (с сухим материалом (G2cMи1), с влагой, испаряемой из материала (WcВи1), с транспортными устройствами (GТTТtтн), в основном калорифере (QК), в дополнительном калорифере (QД)).

Расход тепла: С отработанным воздухом (LI2), с высушенным материалом (G2cMи2), с транспортными устройствами (GТTТtтк), приход тепла в окружающую среду (QП))

LI0+G2cMи1+WcВи1+GТTТTtтн+QК+QД=LI2+G2cMи2+GТTТtтк+QП

Из этого, расход тепла на сушку:

QК+QД= L (I2 - I0) + G2cM (и2-и1) + GТTТ (tтк-tтн) - WcВи1+QП делим на W:

qК+qД=l (I2-I0) +qМ+qТ+ cВи1+qП (q-удельные расходы)

Внутренний баланс сушилки - величина, выражающая разность между приходом и расходом тепла непосредственно в сушилке без учета тепла, приносимого и уносимого воздухом, нагретом в основном в калорифере.

qК=l (I1-I0)

l (I1-I0) +qД=l (I2-I0) +qМ+qТ+ cВи1+qПилиl (I2-I1) =qД+ cВи1-qМ-qТ-qП

(qД+ cВи1) - (qМ+qТ+qП) =Д

Д=l (I2-I1) I2=I1+Д/l

47. Варианты процесса сушки

С частичной рециркуляцией

48. Кинетика сушки

Кинетика сушки характеризуется изменением во времени средней влажности материала, отнесенной к количеству абсолютно сухого материала. Зависимость между влажностью материала от времени - кривая сушки.

AB - период прогрева

BC - период постоянной скорости сушки

C - первая критическая влажность

CDE - период падающей скорости сушки

D -точка перегиба, вторая критическая влажность

K - равновесная влажность

Скорость сушки: v=dwc/dt, кривая vот t- кривая скорости сушки.

Страницы: 1, 2, 3, 4


© 2003-2013
Рефераты бесплатно, курсовые, рефераты биология, большая бибилиотека рефератов, дипломы, научные работы, рефераты право, рефераты, рефераты скачать, рефераты литература, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты медицина, рефераты на тему, сочинения, реферат бесплатно, рефераты авиация, рефераты психология, рефераты математика, рефераты кулинария, рефераты логистика, рефераты анатомия, рефераты маркетинг, рефераты релиния, рефераты социология, рефераты менеджемент.