Составление материального баланса кипятильника

Давления насыщенных паров компонентов смеси при температуре t_ω=89°C составляют: P₁=146056 Па; Р₂=113032 Па; Р₃=237967 Па.

Состав жидкости, выходящей из кипятильника, рассчитывается по уравнению (6):

(6)

Состав пара, выходящего из кипятильника, рассчитывается по уравнению (7):

(7)

Пересчет мольных концентраций в массовые производится по формуле:

Средний состав, кипящий жидкости:

Молярные массы парового М_G и исходной жидкой смеси M_g рассчитываются по уравнениям (8) и (9):

(8)

(9)

Материальный баланс кипятильника представлен в таблице 1.

Таблица 1

Материальный баланс кипятильника

Компонент	Молярная масса, Мi	Жидкость, поступающая в кипятильник
, кг/ч	, кмоль/ч		xi
Этанол	46,069		9,9	0,022	0,024
Бензол	78,11		400,3	0,970	0,972
Метанол	32,04		1,64	0,008	0,004
Сумма			411,84	1,000	1,000
Жидкость, выходящая из кипятильника	Средний состав кипящей жидкости
, кг/ч	, кмоль/ч
226,93	4,945	0,0122	0,0212	0,0171	0,0226
18353,6	480,82	0,9867	0,9763	0,9783	0,9741
18,601	0,583	0,0010	0,0025	0,0045	0,00325
	233,29	0,9999	1,0000	0,9999	1,0000
Пар, выходящий из кипятильника
, кг/ч	, кмоль/ч
414,46	9,02	0,0157	0,0258
25926,45	339,18	0,9821	0,9693
52,79	1,71	0,0020	0,0049
	349,93	0,9998	1,0000

Расход паровой _, G и жидкой , фаз, выходящих из кипятильника, рассчитывается по уравнениям:

(10)

(11)

где - массовая доля отгона; е – мольная доля отгона.

4.3. Определение тепловой нагрузки кипятильника Q и расхода теплоносителя G _т

В табл.2 приведены физические свойства компонентов смеси, взятые для жидкой фазы при средней температуре кипения t_ср=88,5°С, значение удельной теплоты испарения r приведено при температуре паровой фазы t_ω=89°С.

Таблица 2

Физические свойства компонентов

Компонент	ρ, кг/м^3	с, кДж/кг*К	λ, Вт/(м*К)	μ, Па*с	δ, Н/м	r, кДж/кг
Этанол	727,35	3,24	0,163	0,38*10^3	16,53*10^3	833,9
Бензол	805,65	2,03	0,1283	0,29*10^3	20,194*10^3	387,2
Метанол	726,65	2,87	0,201	0,27*10^3	16,75*10^3	1042,9

В соответствии с уравнениями (12) – (13) рассчитываем удельную теплоемкость жидкости С_см и удельную теплоту испарения смеси r_см:

(12)

где С_см – удельная теплоемкость жидкой смеси;

- массовая доля i-того компонента в смеси;

с_i – удельная теплоемкость i-того компонента смеси.

(13)

где - массовая доля i-того компонента в паровом потоке;

r_i – удельная теплота испарения i-того компонента смеси.

Тепловая нагрузка кипятильника в соответствии с уравнением (14):

(14)

В качестве теплоносителя используется насыщенный водяной пар с абсолютным давлением (1,6 кгс/см²). При конденсации насыщенного пара и отводе образующегося конденсата при температуре конденсации ϴ разность между начальной J_н и конечной J_к энтальпией теплоносителя равна удельной теплоте конденсации (испарения) r_вп.

Удельная теплота конденсации пара r_вп =2227 кДж/кг.

Расход водяного пара с учетом его влажности x_вп=5% составит:

(15)

Дата добавления: 2015-11-14