Алгоритм расчета колонных экстракторов
Равновесные характеристики экстракционной системы представлены в алгоритме в наиболее общей форме неявных функций. Это связано с особенностями термодинамического описания систем с большими отклонениями от идеальности. В частном случае полиномиальной аппроксимации изотерм равновесия имеем. Где j = 1… п — номер ячейки; Cq = — концентрация целевого вещества в экстрагенте на входе в аппарат; с^+1… Читать ещё >
Алгоритм расчета колонных экстракторов (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Алгоритм расчета колонного аппарата приводит к численному решению системы математических уравнений для процесса экстракции, содержащей блоки описания структуры потоков, равновесия между фазами и кинетики массопередачи.
Результатом расчета является концентрационный профиль для заданных соотношений нагрузок по фазам и высоте рабочей части аппарата. Вариация этих двух факторов методом сканирования при определенном режиме колебаний позволяет подобрать оптимальные габариты экстрактора и соотношение нагрузок по фазам для обеспечения требуемой степени извлечения целевого компонента при заданных концентрациях в исходном растворе.
Общая структура ячеечной модели с обратными потоками с учетом массопередачи приведена на рис. 29.24.
Для этой модели приняты следующие допущения:
- — экстракт и фаза рафината взаимно нерастворимы;
- — объемный коэффициент массопередачи постоянен по высоте
колонны;
- — объемные скорости экстракта (L) и рафината (G) постоянны по высоте колонны;
- — объемы ячеек полного перемешивания одинаковы;
- — обратное перемешивание в пределах каждой фазы выражается постоянными долями обратных потоков (/Ь и fi).
Система уравнений, составленная для структуры, приведенной на рис. 29.24 в форме, удобной для алгоритмизации расчетов, имеет вид:
где j = 1 …п — номер ячейки; Cq = - концентрация целевого вещества в экстрагенте на входе в аппарат; с^+1 = — концентрация целевого вещества в исходном растворе на входе в аппарат; <�р — соотношение нагрузок по фазам рафината и экстракта;
— H/nBBEG — параметр, характеризующий число единиц переноса на одну ячейку по фазе GP, Ф- функции рассогласования уравнений материального баланса и равновесия соответственно.
Параметр Лс связан с величинами K0y>FCM и высотой ячейки смешения (см. выше). Величины К0у и FCM вычисляют при предварительном расчете. Высота ячейки смешения для секционированных и тарельчатых колон может быть принята равной высоте секции (расстоянию между тарелками). Для насадочных аппаратов высота ячейки смешения зависит от режима колебаний (рис. 29.20) и определяется экспериментально на пилотной установке. На практике найдено, что в диапазоне интенсивности колебаний 800… 1800 м/мин (соответствует рабочим режимам колебаний) высота ячейки смешения составляет 8… 15 см. Слагаемое Хс (с?-4) в системе (29.30) отражает кинетику массопередачи и содержит равновесную концентрацию рафината. Эту концентрацию определяют из уравнений равновесия, входящих в систему математического описания, например в виде полиномов (разд. 29.3).
Равновесные характеристики экстракционной системы представлены в алгоритме в наиболее общей форме неявных функций. Это связано с особенностями термодинамического описания систем с большими отклонениями от идеальности. В частном случае полиномиальной аппроксимации изотерм равновесия имеем.
