|
t,
"С
р б.
мм
рт. ст
*т,
нмрт.ст.
П,
ым
рт. ст.
П - "
РТ
~
У*
-
i L s
и
8»
760
300.0
760
I
1
84
852
333,0
760
760-333
852—333
= 0,823
852
760
0,823 = 0,922
88
957
379,5
760
760—379,5
957—379,5
= 0,659
957
760
0,659 « 0,830
92
1078
432,0
760
760-432
1078—432
- 0,508
1078
760
0,508 = 0,720
96
1204
492,5
760
760—492,5'
1204—492,5
= 0,376
1204
760
0,376 => 0,596
100
1344
559,0
760
760—559,0
—
A 04R
1344
0,256 — 0,453
1344—559,0
760
104
1495
625,5
760
760-625,5
1495
0 ,1 5 5 -0 ,3 0 4
1495-625,5
760
108
1659
704,5
760
760—704,5
= 0,058
1659
0,058 — 0,128
1659—704,5
760
110
1748
760,0
760
0
0
б) состав равновесного пара:
Бензол
75
%
(мол.)
Толуол
25
%
(мол.)
Пример 7 .6 . 2500 кг загрязненного скип и дара перегоняю тся
в токе насыщенного водяного пара под атмосферным давлением
(760 мм р т. ст.). И сходная смесь
содержит 8896 (масс.) скипида-
У'
в аппарат при 30
°С.
Внешнего
подогрева нет.
t tc
. . . .
т
100
’Ч\ 8 _
i
)«
V
г
1
I
__
<
46
¥
0,2
4? '
№
АОЛ
£>63
W
/
'
1
/
•ч.
0,2
0,4
0 ,6 ^ .0 $
1,0
х
Д л я перегонки применяют насыщенный пар с давлением (в па
ропроводе)
р
йбс = 1,5 кгс/сма. Степень насыщения водяного пара
скипидаром ф = 0,7.
Определить: а) расход пара на перегонку; б) массовый и моль
ный состав отгоняемых паров; в) парциальные давления скипидара
и воды в смеси паров. Потери теплоты в окруж аю щ ую среду при
н ять в размере 10% от полезно затрачиваемой теплоты. Физиче
ские характеристики д ля скипидара: мольная масса 136 кг/км оль;
удел ьн ая теплоемкость жидкого скипидара 1,76*10® Д ж /(к г-К );
удельн ая теплота испарения 310* 103 Д ж /к г.
Р е ш е н и е . О пределяем по рис. X X IV температуру пере
гонки и давление насыщенного пара скипидара. Температура пере
гонки 96 °С;
Р си =
115 мм рт. ст.
К оличество водяного пара, уходящ его вместе с паром скипи
д ара, находим по формуле (7.3)
-
,£
а
Гфск> - 25°°-°'8 8 18,1б6 1
- 2330 ет-
М ассовая доля в парах:
скипидара
^ск___________ 2500-0,88_______
q
ygr.
C
c h
-J-G
b
~ 2500-0,88+2330
ВОДЫ
__
i/в = 1
Уса
~ 1 ■
— 0,485 = 0,515.
М ольная доля:
Ус ц/М ск
0,485/136
0,00356
Усн
Уъ ~~
0,485 , 0,515 ~ 0,00356 + 0,0286 “ и>ии»
М ск
+
м в
136 +
18
у-в ~
1 —
Уак
1 — ОД! — 0,89.
П арциальны е давления в смеси паров при общем давлении
П = 760 мм рт. ст.:
рск
= Пг/Ск = 760-0,11 = 84 мм рт. ст.;
рв
= П —
рси —
760 — 84 = 676 мм рт. ст.
Р асход теплоты:
а) на подогрев исходной смеси от 30 °С до температуры пере
гонки 96 °С.
Скипидар:
< W c « (*пер — *пач) = 2500-0,88-1,76.10s (96— 30) = 256000.10“ Дж,
Вода:
^всв (^пер — ^нач) = 2500*0,12*4,19-103 (96 — 30) = 83 000-10^ Дж;
Рнагр = (256 + 83) 106 =
339
. 10в
Д ж ,
б) на испарение перегоняемого скипидара
Qaon =
< W
c h
= 2500-0,88.310-103 = 682 000•
10
^ Д ж .
в)
на компенсацию потерь теплоты в окруж аю щ ую среду
Qn0T = 0,1 (ФнагрН- Фиеп) = (339ООО -f-682ООО) Х03*0,1 = 102000-103 Д ж .
Общий расход теплоты:
Q
o
G
ih
— Qaarp 4* Qncn 4" Q
iiot
= (339 000 -j- 682 ООО -|- 102 000) 103 =
= 1 123000 ■ 10» д ж _ n 23-103 кДж,
. Определяем расход пара. Абсолютному давлению насыщенного
пара в трубопроводе (1,5 кгс/см2) соответствует тем пература
110,7 °С (табл. L V II); уходит с перегоняемым скипидаром 2330 кг
пара при температуре перегонки 96 °С. Следовательно, этот у х о
дящий пар охлаж дается от 110,7 до 96 °С, причем выделяется
теплоты:
Свыд =
GBcB,
п <*п “ w
= 2330.1,97-10» (110,7 - 96) =
= 67 900.103 д ж = 67 900 к Д ж ,
где 1,97* 10й = 35,5* 103/18 — удельная теплоемкость водяного пара, Дж/(кг* К) —*
табл. XXVII.
Остальное количество теплоты
Q
oct
= Qoera - Свид = (1 123 000 - 67 900) 10» = 1055-108 кд ж
долж но быть подведено за счет конденсации некоторого добавоч
ного количества подаваемого пара и охлаж ден и я получивш егося
конденсата до температуры перегонки.
Р асход конденсирующегося (греющего) пара:
q
Зоот г,_ 1055000-103
_
конд —
(2700 — 402) 103
где 2700-103 Д ж /к г — удельная энтальпия насыщенного водяного пара при
1,5 кгс/сма; 402-103 Д ж /к г — удельная энтальпия воды при 96 °С.
Общий расход пара:
Gn = 2320 + 460’= 2790 кг.
Пример 7.7 . В простом перегонном кубе производится разгон
ка 1000 к г смеси, содержащей 60% (масс.) этилового спирта и
40% (масс.) воды. После отгонки в кубовом остатке содержится 5%
(масс.) спирта. Определить состав дистиллята, его массу и массу
кубового остатка. Д анны е о равновесных составах приведены
в табл. 7.2, в которой
х
обозначает массовую долю этилового
спирта в жидкости,
у*
— массовую долю этилового спирта в рав
новесном паре.
Р е ш е н и е . Д л я решения используем уравнение (7.1)*
$xt
.
F
(
dx
ln
W ~
J
r — %
*
Xs
_
0
0,2
0,4
0,6
X
Аналитически выполнить ин
тегрирование
невозможно,
так
к а к аналитическая форма зависи
мости
у*
от
х
неизвестна^ поэтому
реш аем интеграл графически. Д л я
этого строим график зависимости
~
ОТ
х
для спирто-водной
ш е с и (рис. 7.8),
Принятый масштаб:
По оси абсцисс
1 мм = 0,02
з»
» ординат
1 им = 0,2
1 м ь й * 0,02.0,2 = 0,004
Зн ач ен и е и нтеграла в пределах от
х х —
0,6 до
х 2 =
0,05 изо
б раж ается заш трихованной площадью. Эта площадь р авн а 403 мм2.
Отсюда
0,6
f
J
у * ~ х
0,05
Следовательно,
403.0,004=11,612*.
l n - f - 2,3
lg
« 1,612;
« 5,01.
По условию,
Do'stlaringiz bilan baham: |
