Моделирование Массообменных Процессов Реферат
Моделирование Массообменных Процессов Реферат
© Studref - Студенческие реферативные статьи и материалы (info{aт}studref.com) © 2017 - 2020
В качестве примера процесса массообмена рассмотрим математическую модель процесса ректификации, используемого для разделения бинарной смеси, в которой массообмен происходит между паровой и жидкой фазами [4].
Эта модель не претендует на высокую точность математического описания, но тем не менее позволяет проиллюстрировать общий подход к построению математических моделей массообменных процессов. Ректификационная колонна схематично изображена на рис. 2.9, на котором показано движение потоков в аппарате, определяющее структуру математического описания.
Ректификационная установка представляет собой совокупность трех аппаратов: собственно ректификационной колонны, содержащей N тарелок; куба, в котором происходит испарение части жидкости за счет внешнего подвода тепла, и конденсатора, в котором поднимающиеся по колонне пары V конденсируются за счет внеш-
Рис. 2.9. Схематическое изображение тарельчатой ректификационной колонны него хладагента. Полученный конденсат поступает в делитель флегмы, откуда его часть отбирается в виде готового продукта (дистиллята) D, а другая часть снова поступает в колонну на верхнюю тарелку в качестве орошения L. Питание F подается в среднюю часть колонны, где оно смешивается с потоком жидкости, стекающим из верхней (укрепляющей) секции колонны, и поступает в нижнюю (исчерпывающую) секцию колонны. Точка подачи питания делит колонну на укрепляющую и исчерпывающую секции.
При построении математического описании приняты следующие основные допущения.
12. Принимаются заданными: количество питания F, его состав x F , величина отбора дистиллята D и скорость пара в колонне V. Значения этих параметров определяются количеством тепла, подводимого к кубу колонны.
Задачей моделирования является нахождение составов жидкости и пара на всех тарелках колонны, а также составов получаемых продуктов, т.е. дистиллята х° и кубового остатка jc°, для заданных условий разделения, под которыми понимают величину отбора дистиллята D, скорость пара в колонне V, количество питания F и его состав x F .
Основу математического описания ректификационной колонны составляет математическое описание процесса массопередачи на отдельной тарелке. При сделанных выше предположениях характера движения жидкости и пара на тарелке ее математическое описание представляется системой уравнений, одно из которых служит характеристикой гидродинамической модели идеального смешении для жидкости (2.13), а другое — описанием гидродинамической модели идеального вытеснения для пара (2.19). Интенсивность источника массы для уравнения, отражающего изменение состава пара по высоте массообменного пространства тарелки, в данном случае можно выразить соотношением (1.70). Поскольку рассматривается разделение бинарной смеси, ее состав полностью характеризуется концентрацией только одного компонента, например легколетучего.
Для стационарного режима соответствующая система уравнений математического описания тарелки (рис. 2.10) имеет вид:
Интеграл в уравнении (2.62) численно равен изменению количества легкого компонента в потоке пара при его прохождении через массообменную тарелку:
что позволяет представить уравнение (2.62) как уравнение общего баланса тарелки по легкому компоненту:
Рис. 2.10. Схема потоков на тарелке ректификационной колонны
Уравнение (2.63), описывающее изменение состава пара по высоте тарелки, может быть проинтегрировано при начальном условии
в результате чего аналогично интегрированию уравнения (2.50) можно найти состав пара, уходящего с тарелки:
Общая система уравнений математического описания колонны включает следующие уравнения:
1) уравнение общего материального баланса колонны по легколетучему компоненту:
2) уравнение, описывающее работу куба колонны (нулевая тарелка / = 0):
3) уравнение материального баланса для тарелок исчерпывающей секции колонны (тарелки / = 11):
4) уравнение материального баланса для тарелки питания:
5) уравнение материального баланса для тарелок укрепляющей секции колонны (тарелки / =/+1,..., N):
6) соотношение для расчета состава дистиллята:
Эти уравнения должны быть дополнены уравнением для расчета состава пара, равновесного с жидкостью (2.80), уравнением расчета состава пара, уходящего с произвольной тарелки (2.67), и зависимостью объемного коэффициента массопередачи от состава разделяемой смеси и скоростей потоков пара и жидкости.
Приведенная система уравнений с учетом сделанных выше допущений полностью описывает стационарный режим работы ректификационной колонны и может быть использована для решения различных задач ее математического моделирования.
Моделирующий алгоритм в данном случае должен в принципе обеспечить возможность решения представленной системы уравнений математического описания. Наиболее просто эта система может быть решена с использованием метода расчета «от тарелки к тарелке», который заключается в последовательном выполнении следующих этапов расчета:
Эта расчетная процедура повторяется для всех тарелок колонны, в результате чего находится состав дистиллята (уравнение (2.73));
5) проверяется выполнение уравнения общего материального баланса колонны (2.68) для принятого состава кубового остатка х° и полученного расчетным путем состава дистиллята x D . Если баланс с заданной степенью точности не выполняется, то расчет повторяется с измененным соответствующим образом составом кубового остатка, начиная со второго этапа. Если же общий материальный баланс соблюдается с заданной точностью, то на этом расчет заканчивается.
Таким образом, изложенный алгоритм решения системы уравнений математического описания ректификационной колонны представляет собой итеративную процедуру, в процессе применения которой определяют значение состава кубового остатка, удовлетворяющее общему материальному балансу, причем каждая итерация сопровождается расчетом по всем тарелкам колонны. Разумеется, что эффективность указанного итеративного процесса существенно зависит от того, насколько эффективен метод уточнения состава кубового остатка.
Моделирование массообменных процессов - Моделирование ...
МОДЕЛИРОВАНИЕ МАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ - Справочник химика 21
Массообменные процессы | реферат [13,6 K], добавлен 05.12.2010
Моделирование массообменных процессов в канализационном перепадном колодце
Массообменные процессы . Основные принципы массообменных процессов .
Сочинение Про Жизненный Путь Человека
Практика В Пришкольном Лагере Отчет
Курсовое Проектирование Деталей Машин Чернавский 1979
Фото На Документы Реферат
Сочинение Про Н