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第三节平衡蒸馏与简单蒸馏.doc

发布:2017-06-10约1.13千字共5页下载文档
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第三节??平衡蒸馏与简单蒸馏 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mol frac.xf; 汽相产品摩尔流率为D,kmol/s; ? 摩尔分率mol frac.yD,温度为tC; 液相产物摩尔流率为W,kmol/s; ? 摩尔分率mol frac.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0q1;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·K γ——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(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。 ? 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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