Эффективность тарелки по Мэрфи

Эту эффективность тарелки (или КПД Мэрфи) выражают отношением изменения концентрации данной фазы на ступени (тарелке) к движущей силе на входе той же фазы в ступень и обозначают rj или т]_п.

В процессе абсорбции газа жидкостью, т. е. при переходе компонента из газа в жидкость (рис.22Л4, а) У_в(у_п)^>Ус (у'_п)> ^{т е}— газовая фаза отдает меньше компонента жидкости на реальной тарелке, чем на теоретической тарелке. При переходе компонента из жидкости газу (пару) — рис. 22.14, б — десорбция (ректификация), газ (пар) получает от жидкости меньшее количество компонента, чем это было бы на теоретической та;

релке у_в(у")<�у" с (у_п).

С помощью КПД Мэрфи число реальных тарелок можно определить графическим методом (построением кинетической линии). Этот показатель для любой п-й ступени (рис. 22.14, д), когда перенос массы идет из фазы Ф^, в фазу Ф_х, (процесс абсорбции) имеет вид:

Откуда следует, что КПД Мэрфи — доля действительного изменения концентрации (^_л_, -у_п) на п-й ступени, характеризуемую отрезком АВ, от максимально возможной на этой степени [у_я__х -у_п(х_п)] — отрезок АС. Таким образом, выражение rj_v принимает вид:

или Тогда, задавшись произвольными точками Д на рабочей линии и определив для этих точек соответствующие отрезки АС, А₁С_], А₂С₂ и т. д. на линии равновесия с учетом КПД г]_v находим отрезки AB_iA_}B_]yA₂B₂ и т. д., проводим через точки В, В_{, В₂ и т. д. кинетическую линию. Строя в заданных пределах концентраций ступени между кинетической и рабочей линиями, определяем число реальных тарелок для проведения данного процесса.

Для жидкой фазы Ф_д в процессе абсорбции (рис. 22.14, а), изменение потоков (рис. 22.14, в) КПД Мэрфи для п-й ступени будет иметь вид:

Рис. 22.14. К определению числа реальных ступеней разделения (тарелок): а — абсорбция, 6- ректифнкация (десорбция);" - схема потоков газа и жидкости по высоте абсорбера; г — схема потоков при ректификации; х_п, Х_к — начальная и конечная концентрации жидкой фазы на входе и выходе абсорбера, верхней и нижней частях ректификационной колонны (десорбера) соответственно; У"_уу_к — начальная и конечная концентрации газовой (паровой) фаз на входе и выходе абсорбера, а также внизу (куб) и вверху (дефлегматор) десорбера (ректификационной колонны) соответственно.

Для п-й ступени (рис. 22.14, б) при переходе вещества из фазы Ф_х в Ф_у (процесс ректификации, десорбции) КПД Мерфи по паровой (газовой) фазе :

по жидкой фазе Ф_х:

КПД Мэрфи зависит от скорости массопереноса, т. е. от Р_у и Р_х, N_y и N_x, взаимного направления движения фаз, структуры потоков, величины поверхности фазового контакта и других факторов.

Теперь становиться ясным, что наиболее сложной задачей при построении кинетической линии состоит в определении КПД Мэрфи, который как уже Отмечалось, зависит от ряда факторов.

Зависимость КПД тарелки от структуры парожидкостных потоков и методика ее расчета приведены в главах 23 и 24 (разделы 23.6 и 24.2.1). Методика определения кинетики массоопередачи (в виде локальной эффективности г)_0у и Т1_0х), являющейся одним из параметров зависимости КПД тарелки rj_v и rj_TX от структуры парожидкостных потоков, приведена в главе 25.

Расчет числа тарелок и его алгоритм для многокомпонентной абсорбции в абсорбционной колонне приведен в разделе 21.6.3. В главе 26 приведены методы и алгоритмы расчета числа тарелок бинарных и многокомпонентных систем в процессе ректификации.