Тепловой баланс

Задача теплового баланса – рассчитать расход греющего пара на обогрев куба–испарителя и расход охлаждающей воды в конденсаторе-холодильнике.

(5.29)

где , и – удельная теплоемкость исходной смеси, дистиллята и кубового остатка;

, и – температура кипения исходной смеси, дистиллята и кубового остатка, определяются по – диаграмме (рисунок 5.16 );

– количество теплоты, подводимое в кипятильник;

– количество теплоты, отводимое в конденсаторе;

– тепловые потери в окружающую среду.

В уравнении (5.29) два неизвестных и , поэтому составим тепловой баланс конденсатора (рисунок 5.16 ).

Рисунок 5.16 – Схема потоков массы и теплоты в конденсаторе (), определение температур кипения исходной смеси, дистиллята и кубового остатка по диаграмме () и определение температуры верха колонны ().

, (5.30)

где – удельная мольная теплота парообразования, Дж/кмоль;

– температура верха колонны, находится по диаграмме как температура уходящих из колонны паров (рисунок 5.16 ).

Из уравнения (5.30) находим , а из уравнения (5.29) находим .

Расход греющего пара на обогрев кипятильника находим из уравнения:

, (5.31)

где и – энтальпии греющего пара и конденсата греющего пара, определяются по давлению греющего пара из таблиц свойств водяного пара (из справочников).

В общем плане, чем ниже температура верха колонны, тем выше мольная доля ЛЛК в дистилляте . С увеличением флегмового числа качество дистиллята () увеличивается. При проектировании колонны, когда качество дистиллята () задано, с увеличением флегмового числа уменьшается число теоретических тарелок в колонне.

Рассмотрим тарелку вместе с потоками жидкости и пара (рисунок 5.17).

Рисунок 5.17 – -тая тарелка вместе с приходящим и покидающими ее потоками пара и жидкости.

Потоки и покидают тарелку после взаимодействия. Если тарелка теоретическая, то эти потоки достигают равновесия. На действительной тарелке равновесие между покидающими ее потоками жидкости и пара не достигается (из-за малого времени контакта пара с жидкостью 3–8 сек). Таким образом, теоретическая тарелка – это такая тарелка, на которой достигается равновесие между покидающими тарелку потоками пара и жидкости.

Потоки в некоторых сечениях колонны называют встречными. Например, потоки и и и . Составы встречных потоков связаны уравнением материального баланса, которое называют уравнением рабочей линии.