Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 [ 12 ] 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225

Рнс. Ml. График уравнения рабочих линий для процесса с перекрестным током фаз

Как и в случае прямотока, при перекрестном токе рабочая линия имеет отрицательный тангенс угла наклона, величина которого (через координату 1) зависит от положения рассматриваемого сечения в контактной зоне. При этом все рабочие линии, соответствующие любому значению f, проходят через точку В(х„, у„). Разбив контактную зону на несколько участков, можно получить изменение концентраций вдоль контактной зоны.

На рис. 1-11 дано графическое представление рабочих линий при перекрестном токе.

При f = 1 и X = х, у = у уравнение (1.29) сводится к уравнению общего материального баланса (1.26).

Поскольку при перекрестном токе изменение концентраций в пределах контактной зоны определяется совокупностью рабочих линий, условия равновесия на выходе из аппарата уже не оказывают столь сильного влияния на величины концентраций х и у. Поэтому при перекрестном токе в пределах контактной зоны обеспечивается большее изменение концентраций, чем при прямотоке. В этом отношении перекрестный ток занимает промежуточное положение между прямотоком и противотоком, приближаясь к противотоку. Обычно в аппарате устанавливают ряд контактных устройств, работающих по схеме перекрестного тока и соединенных последовательно по потокам фаз. При этом по аппарату в целом осуществляется противоток.

Для бесконечно малого участка аппарата между сечениями 1-1 и 2-2 (см. рис. 1-10) материальный баланс будет выглядеть следующим образом:

Lx + dGy„ = l(x + dx) + dGy

(y„-y)dG = Ldx.

Проинтегрировав это уравнение в пределах от f = О до заданного значения f, получим уравнение (1.29) рабочей линии, а в пределах от f = О до f = 1 - уравнение (1.26) общего материального баланса.

СРЕДНЯЯ ДВИЖУ1ЦАЯ СИЛА ДИФФУЗИОННОГО ПРОЦЕССА И ЧИСЛО ЕДИНИЦ ПЕРЕНОСА

Как следует из основного уравнения массопередачи (1.14), средняя движущая сила процесса определяет количество переданной массы вещества. Поскольку рабочие и равновесные концентрации изменяются вдоль поверхности контакта фаз, необходимо рассчитывать среднюю движущую силу процесса.

Поверхность фазового контакта F определяется из уравнения (1.14) следующим образом:

F= или F = -(1.30)

Для вычисления, например, Аур напишем дифференциальные уравнения материального баланса фазы G и массопередачи

dM = - Gdy и

dM = Ky(y-y)dF, откуда

Ку у-ур С другой стороны,

М = с(у„-у,), (1.31)

т.е.

dF=-

м dy

Ку[уп-У)у-Ур

Интегрируя последнее выражение в пределах изменения концентраций в аппарате, получим

(1.32)

Сравнив это выражение с уравнением (1.30), запишем

Дуср= (1.33)

Написав дифференциальное уравнение материального баланса и уравнение массопередачи для фазы I и проинтегрировав его, получим

"1

Сопоставив найденное уравнение с уравнением (1.30), имеем

При практическом использовании полученных равенств интегралы этих выражений могут быть найдены численным или графическим интегрированием. На рис. 1-12 приведен пример графического интегрирования. Для ряда значений у находят соответствующие им величины х, Ур, у - Ур и 1/(у - Ур), затем в координатах у, 1/(у - Ур) строят кривую. Площадь Sy между ординатами у и у„ и полученной кривой в соответствующем мас-пггабе и определяет искомый интеграл.

Интегралы

Пу =

у - Ур ДУср

(1.34)

имеют и определенный физический смысл. В подынтегральной дроби числитель выражает изменение концентрации в фазе G или I в результате массообмена фаз на поверхности dF, а знаменатель - движущую силу на этой поверхности.

Дробь в целом представляет собой изменение концентраций в

Рис. 1-12. Графическое определение величины интеграла