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时间:2017-11-14
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1、第三节 平衡蒸馏与简单蒸馏§6.3.1平衡蒸馏一.过程的数学描述蒸馏过程的数学描述包括物料衡算式、热量衡算式及反映具体过程特征的方程,现分别叙述。1. 物料衡算设原料液摩尔流量为F,kmol/s; 摩尔分率molfrac.xf;汽相产品摩尔流率为D,kmol/s; 摩尔分率molfrac.yD,温度为tC;液相产物摩尔流率为W,kmol/s; 摩尔分率molfrac.x,温度为tC。对此连续定态过程作物料衡算可得:总物料衡算:F=D+W易挥发组分的衡算:两式联立可得:设液相产物占总加料量F的分率为q,q叫做液化率,,其值02、而D/F叫做汽化率,,代入上式得: 2. 热量衡算设Cp——混合液的平均摩尔比热,kJ/kmol·Kγ——平均摩尔汽化热,kJ/kmol;则单位时间内加热器提供的热量为: 节流减压,液体部分汽化所需的热量来自于物料放出的显热,即 ∴3. 过程特征方程式闪蒸过程中汽液两相可认为互成平衡。即y与x满足相平衡方程式若为I.S.,则平衡温度te与组成x应满足泡点方程, 二.平衡蒸馏过程的计算对于I.S.,若q给定,则联立 可求得y,x。对于非理想溶液,难以用数学式表达平衡关系,通常采用图解得到y,x。图解方法的步骤为①作出P一定下的平衡曲线(3、y-x曲线)②作出q线,由若x=xf,则y=xf,点e(xf,xf)落在对角线上。所以可通过点e(xf,xf),斜率作出q线(ef线)③q线(ef线)与平衡线的交点d坐标即为所求。当然,将这种图解法用于理想溶液也是很方便的。特别是需要求出多对组成时,较解联立方程简便,考察(1-q)对y,x的影响时,显得十分清晰。将得到的液相组成x代入泡点方程中求得te,再由te求得T,然后求得Q。例6-2§6.3.2简单蒸馏一.简单蒸馏过程的数学描述与平衡蒸馏比较,简单蒸馏是一个时变过程(非稳态过程)。因此对简单蒸馏必须取一个时间微元dτ,对该时间微4、元的始末作物料衡算。设W表示τ时刻釜中的液体量,它随时而变,由初态W1变至终态W2; x表示τ时刻釜中的液体的浓度,它由初态x1降至终态x2; y表示dτ时间内由釜中蒸出汽体的浓度; dW表示dτ时间内蒸出的汽体量。现对dτ内作易挥发组分的物料衡算,得 略去二阶无穷小量,则得 积分∴,其中满足相平衡方程二.简单蒸馏过程的计算对于I.S.,则 代入上式积分得 由于W1,x1为已知(初态),若给定x2,则得W2馏出液的平均浓度: 例6-3
2、而D/F叫做汽化率,,代入上式得: 2. 热量衡算设Cp——混合液的平均摩尔比热,kJ/kmol·Kγ——平均摩尔汽化热,kJ/kmol;则单位时间内加热器提供的热量为: 节流减压,液体部分汽化所需的热量来自于物料放出的显热,即 ∴3. 过程特征方程式闪蒸过程中汽液两相可认为互成平衡。即y与x满足相平衡方程式若为I.S.,则平衡温度te与组成x应满足泡点方程, 二.平衡蒸馏过程的计算对于I.S.,若q给定,则联立 可求得y,x。对于非理想溶液,难以用数学式表达平衡关系,通常采用图解得到y,x。图解方法的步骤为①作出P一定下的平衡曲线(3、y-x曲线)②作出q线,由若x=xf,则y=xf,点e(xf,xf)落在对角线上。所以可通过点e(xf,xf),斜率作出q线(ef线)③q线(ef线)与平衡线的交点d坐标即为所求。当然,将这种图解法用于理想溶液也是很方便的。特别是需要求出多对组成时,较解联立方程简便,考察(1-q)对y,x的影响时,显得十分清晰。将得到的液相组成x代入泡点方程中求得te,再由te求得T,然后求得Q。例6-2§6.3.2简单蒸馏一.简单蒸馏过程的数学描述与平衡蒸馏比较,简单蒸馏是一个时变过程(非稳态过程)。因此对简单蒸馏必须取一个时间微元dτ,对该时间微4、元的始末作物料衡算。设W表示τ时刻釜中的液体量,它随时而变,由初态W1变至终态W2; x表示τ时刻釜中的液体的浓度,它由初态x1降至终态x2; y表示dτ时间内由釜中蒸出汽体的浓度; dW表示dτ时间内蒸出的汽体量。现对dτ内作易挥发组分的物料衡算,得 略去二阶无穷小量,则得 积分∴,其中满足相平衡方程二.简单蒸馏过程的计算对于I.S.,则 代入上式积分得 由于W1,x1为已知(初态),若给定x2,则得W2馏出液的平均浓度: 例6-3
2、而D/F叫做汽化率,,代入上式得: 2. 热量衡算设Cp——混合液的平均摩尔比热,kJ/kmol·Kγ——平均摩尔汽化热,kJ/kmol;则单位时间内加热器提供的热量为: 节流减压,液体部分汽化所需的热量来自于物料放出的显热,即 ∴3. 过程特征方程式闪蒸过程中汽液两相可认为互成平衡。即y与x满足相平衡方程式若为I.S.,则平衡温度te与组成x应满足泡点方程, 二.平衡蒸馏过程的计算对于I.S.,若q给定,则联立 可求得y,x。对于非理想溶液,难以用数学式表达平衡关系,通常采用图解得到y,x。图解方法的步骤为①作出P一定下的平衡曲线(
3、y-x曲线)②作出q线,由若x=xf,则y=xf,点e(xf,xf)落在对角线上。所以可通过点e(xf,xf),斜率作出q线(ef线)③q线(ef线)与平衡线的交点d坐标即为所求。当然,将这种图解法用于理想溶液也是很方便的。特别是需要求出多对组成时,较解联立方程简便,考察(1-q)对y,x的影响时,显得十分清晰。将得到的液相组成x代入泡点方程中求得te,再由te求得T,然后求得Q。例6-2§6.3.2简单蒸馏一.简单蒸馏过程的数学描述与平衡蒸馏比较,简单蒸馏是一个时变过程(非稳态过程)。因此对简单蒸馏必须取一个时间微元dτ,对该时间微
4、元的始末作物料衡算。设W表示τ时刻釜中的液体量,它随时而变,由初态W1变至终态W2; x表示τ时刻釜中的液体的浓度,它由初态x1降至终态x2; y表示dτ时间内由釜中蒸出汽体的浓度; dW表示dτ时间内蒸出的汽体量。现对dτ内作易挥发组分的物料衡算,得 略去二阶无穷小量,则得 积分∴,其中满足相平衡方程二.简单蒸馏过程的计算对于I.S.,则 代入上式积分得 由于W1,x1为已知(初态),若给定x2,则得W2馏出液的平均浓度: 例6-3
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