Ректификация (стр. 2 из 13)
.Используя формулу (4) получим:
.Далее по формуле (3):
.Найдем уравнения рабочих линий:
а) для верхней (укрепляющей) части колонны:
(6), 
(6а)б) для нижней (исчерпывающей) части колонны:
(7)где F - относительный молярный расход питания.
. Уравнение нижней части имеет вид: 
. (7а)1.1.2 Определение массовых и объёмных расходов пара и жидкости
Найдем средние массовые расходы жидкости
, 
и пара 
, 
для верхней (индекс в) и нижней (индекс н) частей колонны по соответствующим формулам:Для жидкости:
(8) 
(8а)где
- мольные массы дистиллята, кубового остатка и питания исходной смеси, определяемые по формулам (9а, б, в), кг/кмоль; 
- средние мольные массы жидкостей в верхней и нижней частях колонны, определяемые по формулам (10а, б), кг/кмоль. 
(9а) 
(9б) 
(9в) 
(10а) 
(10б)где
и 
- средний молярный состав жидкостей в верхней и нижней частях колонны соответственно, определяемый по формулам: 
.Таким образом получим:
.Подставляя полученные величины в уравнения (8) и (9) получим:
. Для пара: 
(11а) , 
(11б)где
- средние мольные массы паров в верхней и нижней частях колонны, кг/кмоль, определяемые по формулам: 
(12а) 
. (12б)В данных формулах присутствуют средние молярные концентрации паров в верхней и нижней частях колонны, которые можно найти по уравнениям рабочих линий (6а) и (7а).
.Тогда получим:
.Подставляя полученные величины в уравнения (12) и (13) получим:
.Для нахождения средних объёмных расходов жидкости и пара в верхней и нижней частях колонны необходимо найти их средние плотности.
Плотность жидкости определяем по формуле:
(13а) 
(13б)где
- массовые концентрации легколетучего компонента в верхней (индекс в) и нижней (индекс н) частях колонны, 
; r1 и r2 - плотности ацетона и метилового спирта соответственно, кг/м3. Они зависят от температуры и подчиняются зависимостям: 
(14а) 
(14б)Температуру жидкостей составов
и 
найдем используя диаграмму температура-состав (приложение1) и интерполяционную формулу Лагранжа. 
при 
при 
.Тогда, используя формулы (14а, б), получим:
748.75 кг/м3 
кг/м3 
кг/м3 
кг/м3.Следует иметь в виду, что в формулах (13а, б) средняя концентрация легколетучего компонента в верхней и нижней частях колонны подставляется в массовых долях.
.Далее по формулам (13а, б):
кг/м3 
кг/м3.Плотность пара определяем по формуле:
(15а) 
(15б)где Т0 = 273 К;
- из формул (12а, б); 
- средние температуры паров в верхней (индекс в) и нижней (индекс н) частях колонны, К.Их определяем по диаграмме температура-состав (приложение 1), используя интерполяционную формулу Лагранжа.
при 
при 
.Тогда получим:
кг/м3 
кг/м3.Теперь определяем объемные расходы пара и жидкости:
Для жидкости:
.Для пара
.1.1.3 Гидравлический расчет колонны
Гидравлический расчет насадочных колонн включает в себя: определение рабочей скорости пара; определение диаметра колонны; расчет плотности орошения; расчет гидравлического сопротивления 1 м орошаемой насадки; определение активной поверхности насадки.
1.1.3.1 Определение рабочей скорости пара
В ректификационных колоннах при противотоке пара и жидкости необходимо знать так называемую рабочую скорость движения потоков пара, так как от этого зависит интенсивность процесса переноса целевого компонента между газовым потоком и пленкой жидкости. Чем больше скорость, тем интенсивнее процесс переноса, однако при больших скоростях сильно возрастает гидродинамическое сопротивление, что может привести к уносу жидкости из вертикального аппарата.