|
𝑮𝒅𝒚 = 𝑳 − (−𝒅𝒙)
Ректификациялық колоннадағы
сұйық қоспа бөлінуі үшін, яғни бу мен сұйық
ағындары арасында əрекеттесулер болуы үшін, олардың қатынастары бу мөлшері үшін
(R+1), ал сұйық мөлшері үшін (R) болуы керек. (R+1) – булану еселігі, (R) –
конденсациялану еселігі деп аталынады. Осыдан əрекеттесетін бу мөлшері G кмоль, ал
сұйық L кмоль болса, онда колоннанның жоғары бөлігі үшін G=(R+1)GD мен L=RG
теңдеулері, ал колоннанның төменгі жағы үшін L=(R+F)GD теңдеулері сəйкес болады.
Сонда материалдық баланс болады
(R+1)dy=R(–dx),
жəне
(R+1)dy=(R+F)(–dx).
Колоннаның қандай да бір қимасы үшін жұмыстық концентрациялар х пен у болса,
ал колоннаның жоғары жағы үшін хD жəне уD болса, теңдеуден аламыз:
(R+1)(уD–у)=(R+1)(хD–y)=R(хD–х),
осыдан колоннаның жоғары жағы үшін жұмыстық сызығының теңдеуі болады
𝑦 =
𝑅
𝑅+1
𝑥 +
𝑥
𝐷
𝑅+1
= 𝐴𝑥 + 𝐵
Колоннаның төменгі жағы үшін х–у жəне xW–yW болса, жұмыстық сызығының
теңдеуі
(𝑅 + 1)(𝑦 − 𝑦
𝑤
) = (𝑅 + 1)(𝑦 − 𝑦
𝑤
) = (𝐹 + 𝑅)(𝑥 − 𝑥
𝑤
)
𝑦 =
𝑅 + 𝐹
𝑅 + 1
𝑥 −
𝐹 − 1
𝑅 + 1
𝑥
𝑤
= 𝐴
′
𝑥 + 𝐵
′
теңдеулер ректификациялық колоннаның жоғары жəне төменгі бөліктері үшін
жұмыстық концентрация сызығының теңдеулері болып табылады. (3.66) теңдеуден
колоннаның қандай да бір қимасы үшін жұмыстық концентрациялар х пен у, ал
колоннаның жоғары жағы үшін хD жəне уD болғанда аламыз:
(𝑅 + 1)(𝑥
𝐷
− 𝑥
𝑓
) = 𝑅(𝑥
𝐷
− 𝑥
𝑓
)
Осыдан
𝑅 =
(𝑥
𝐷
−𝑥
𝑓
)
(𝑦
𝑓
−𝑥
𝑓
)
немесе
R=Rmin·σ,
мұндағы Rmin – массаалмасуға қажетті флегманың ең аз мөлшері; σ – флегманың
артықшылық коэффициенті. Жұмыстық концентрацияның у–х диаграммаларындағы
жағдай бастапқы қоспаның құрамына жəне оның жылулық мəндеріне қатысты болады.
Осыған байланысты, бастапқы қоспаны берудің мынадай жолдары болуы ықтимал:1)
бастапқы қоспаның қайнау температураcынан төменгі температурада; 2) бастапқы
қоспаның қайнау температурасында; 3) сұйық пен қаныққан будың қоспасымен; 4)
қаныққан бумен; 5) қатты қыздырылған бумен.
Колоннаның min кіші көлемі жағдайындағы оптималды флегмалық санды табу
керек болады. Мұндағы ректификациялық колонна арқылы өтетін бу шамасы GD(R+1)-
ге тең болады, сонда оның көлемдік жылдамдығы мына теңдіктен анықталады:
VD=GD(R+1)/(3600ρF)
Алдын-ала берілген VD мен GD кезінде колоннаның қимасы (R+1)-ге, ал аппарат
биіктігі mx-ға (ТБС) пропорционал болады. Сəйкес түрде, mx·(R+1) шамасы
аппараттың жұмыстық көлеміне пропорционал болады. Осыдан R-дің сандық мəнін
Rmіn
сызықтың бірнеше жағдайын алады. Одан кейін осы сызықтар үшін графикалық
интегралдау арқылы mx-ың сандық мəндерін тауып, mx·(R+1) жəне f(R) функциясының
графигін салып, осы функцияның ең кіші мəні бойынша Rопт табады
Концентрациялары xw ден хр-ге дейін өзгеру шегінде жататын, координаталары
ус, хб болатын барлық нүктелердің жинамасы кинетикалық қисық деп аталатын
сызықты береді. Кинетикалық қисықты мынадай тəртіппен: у-х диаграммасына тепе-
теңдік жəне жұмыстық сызықтарды (оптималдық флегмалық санда) тұрғызады xw –
хр аралығында бірнеше х мəндерін таңдап алады
𝑒
𝑚
𝑦
=
𝑦
∗
− 𝑦
б
𝑦
∗
− 𝑦
с
= 𝑒
𝐾
𝑦
𝐹
𝐺
х-тің таңдап алынған əрбір мəніне теңдеуі бойынша у*-ус-ің сəйкес мəндерін
есептеп табады. Есептеуге қажетті у*-уб мəндерін у-х диаграммасынан х-тің əрбір мəні
үшін тепе-теңдік пен жұмыстық концентрациялардың айырымы ретінде анықтайды.
Яғни,
𝑒
𝑚
𝑦
=
𝑦
∗
− 𝑦
б
𝑦
∗
− 𝑦
с
=
𝐶𝐴
𝐶𝐵
Осыдан
𝐶𝐵 =
𝐶𝐴
𝑒
𝑚𝑦
Алынған кесінділерді тепе-теңдік сызығының төменгі жағынан орналастырады.
Алынған нүктелерді бір-бірімен жалғап сызық тұрғызады. Алынған сызық кинетикалық
сызықты береді. Кинетикалық сызық белгілі болған жағдайда, қондырғыдағы қажетті
ажырату дəрежесін қамтамасыз ететін нақты табақшалар санын, жұмыстық жəне
кинетикалық сызықтар арасында сатылы түзу сызықтар тұрғызу арқылы анықтайды.
Сатылы сызықты концентрациялар бойынша xf -тен xD-ге дейін жəне xf -тен xw-ге
дейін тұрғызады. Концентрацияның xfтен xD-ге дейінгі аралығы колоннаның жоғарғы
бөлігіндегі нақты табақшалар санына сəйкес келеді, ал xf -тен xw-ге дейінгі аралық
колоннаның төменгі бөлігіндегі нақты табақшалар санын береді. Əрбір табақша үшін
ТБС-тың сандық мəндерін
𝐺(𝑦
Б
− 𝑦
𝐶
) = 𝐾
𝑦
𝐹∆𝑦
ор
теңдеуін қолдана отырып анықтайды
𝑚
𝑦
=
𝐾
𝑦
𝐹
𝐺
=
𝑦
𝑐
−𝑦
б
∆𝑦
ор
осыдан
𝑒
𝑚
𝑦
= 𝑒
𝐾𝑦𝐹
𝐺
𝑒
𝑚
𝑦
= 𝑒
𝐾
𝑦
𝐹
𝐺
= 𝑒
𝐾
𝑦𝑓
𝑆
𝑇
𝐺
𝑓
мұндағы ST – табақшаның жұмыстық ауданы, ол табақшаның көлденең қима
ауданының 85–90 %-ы болады, м2; Куf – табақшаның жұмыстық ауданына қатысты
массаөту коэффициенті, кмоль/(м2·сағ); Gf – бастапқы қоспаның мольдік шығыны,
(кмоль/сағ) Табақша үшін массаөту коэффициентін Куf фазалық кедергінің аддивтілігі
заңынан анықтайды
𝐾
𝑠𝑓
=
1
1
𝛽
𝑠𝑓
+
𝑚
𝛽
𝑠𝑓
мұндағы β
уf
– табақшаның жұмыстық ауданына қатысты бу фазасындағы
массаберу коэффициенті, (кмоль)/м2сағ; β
xf
– табақшаның жұмыстық ауданына қатысты
сұйық фазасындағы массаберу коэффициенті, (кмоль)/м2сағ; m – тепе-теңдік
сызығының бұрыштық коэффициенті.
Достарыңызбен бөлісу: | 
