3.6. Высота насадки в насадочных ректификационных

колоннах

Высоту насадки Н можно определить следующими методами [7, с.317]:

– нахождением числа теоретических тарелок n_T (ступеней изменения концентрации) и высоты насадки h_э, эквивалентной одной теоретической тарелке (ВЭТТ),

Н = h_э n_т , (3.61)

где n_т – число теоретических тарелок (ступеней изменения концентрации) [2,269];

– нахождением числа единиц переноса n_oy, и высоты насадки h_оу, эквивалентной одной единице переноса (ВЕП),

Н = h_оу n_оу [7, c.318]

Высота слоя насадки в насадочных колоннах зависит от режима работы колонны.

3.6.1. Определение высоты насадки в насадочных ректификационных колоннах в режиме эмульгирования.

Высоту слоя насадки для верхней и нижней части колонны вычисляют по уравнению

Н = h_э n_т (3.62)

где h_э – высота слоя насадки, эквивалентная одной ступени изменения концентрации;

n_т – число теоретических тарелок в колонне, которое находят путем вписывания ступеней между рабочей линией и линией равновесия,

(3.63)

где d_э – эквивалентный диаметр насадки, м;

Re_п – число Рейнольдса;

- отношения потоков пара и жидкости:

а) в верхней части колонны

о) в нижней части колонны

m – тангенс угла наклона равновесной линии (вычисляется отдельно для верхней и нижней части колонны как среднее арифметическое тангенсов на отдельных участках)

где - тангенс угла наклона линии равновесия на участке.

3.6.2. Определение высоты насадки в ректификационных колоннах в режиме подвисания.

Высоту слоя насадки для укрепляющей и исчерпывающей части колонны вычисляют как произведение высоты единиц переноса h_оу на общее число единиц переноса

Н = h_оу n_оу (3.64)

а) высоту единиц переноса для укрепляющей и исчерпывающей части колонны можно рассчитать по уравнению [4, с.693]

h = 28,6 d_э Re_п^0,2 Pr_п^0,85 (3.65)

где - эквивалентный диаметр насадки;

- число Рейнольдса; [2, с.294]

- число Прандтля;

Д_п – коэффициент диффузии [2,263];

б) общее число единиц переноса n_оу, которое выражает изменение рабочей концентрации одного из компонентов и приходиться на единицу движущей силы, можно определить методом графического интегрирования в следующей последовательности:

- построить линию равновесия по опытным данным на диаграмме y-x;

- рассчитать и построить рабочие линии укрепляющей и исчерпывающей части колонны;

- определить рабочие (у) и равновесные (у^*) концентрации низкокипящего компонента в паре. Для этого из точек на оси абсцисс (х = х_w; х = 0,1; 0,2; 0,3;…., х = х_р) провести перпендикуляры до пересечения с рабочей линией и линией равновесия;

- вычислить вертикальные отрезки у^*- у, которые являются движущей силой процесса ректификации в соответствующих сечениях колонны с учетом масштаба. Вычислить отношение и построить график зависимости от у [2, с.307, рис.6-7];

- вычислить площадь под кривой зависимости от у, разбив для этого площадь на целесообразное количество геометрических фигур с целью удобства расчета площади;

- определить масштаб диаграммы, т.е. величину значений аргумента и функции, приходящуюся на 1мм диаграммы по оси х и у;

- найти число единиц переноса для верхней и нижней части колонны

n_оу = m₁ m₂  S (3.66)

где  S – площадь под интегральной кривой;

m₁, m₂ - масштабы диаграммы по осям х и у.

3.6.3. Определение высоты насадки в ректификационных колоннах при работе в пленочном режиме.

Высоту слоя насадки Н_н при пленочном режиме работы колонны находят отдельно для верхней и нижней части колонны по уравнению

(3.67)

где - число единиц переноса, его находят методом графического интегрирования так же, как и при работе колонны в режиме подвисания;

- высота единиц переноса,

где G – постоянный по высоте мольный расход пара, кмоль/с;

S – площадь поперечного сечения колонны, м²;

 - удельная поверхность насадки, м²/м³;

 - коэффициент смоченности насадки;

К_у – коэффициент массопередачи, кмоль/[м²·с·(ед.дв.силы)].

Для газовой фазы:

; Nu_n=0,407Re_n^0,655Pr_n^0,33 [2, с.294]

Для жидкой фазы:

[2, с.294]

где - приведенная толщина жидкой пленки, м;

Nu_ж=0,0021Re_ж^0,75Рr_ж^0,5 ;

; .

Существуют и другие эмпирические зависимости для определения высоты насадки, эквивалентной одной единице переноса [7,с.319].