Основы расчета нефтезаводских процессов и аппаратов - Эмирджанов Р.Т.
Скачать (прямая ссылка):
На фиг. 33 точки, соответствующие одинаковым системам или фазам на тепловой диаграмме и на графике изобар, имеют одни и те же обозначения.
Если же в ходе ОИ фигуративная точка системы оказалась бы в точке D2, находящейся на равновесной кривой паро-вой фазы, то состав паровой фазы системы у2 был бы равен составу а исходной системы, что может иметь место только к концу ОИ, когда вся система окажется в паровой фазе. Следовательно температура t2l отвечающая точке D, будет температурой конца ОИ, а абсцисса точки /?2, находящейся на одной ноде Ri-D2 с точкой D2, определит состав X2 последней испаряющейся капли жидкости.
Дальнейшее нагревание системы приводит к перегреву
полученных паров (см., например, точку ^0).
В случае обратного процесса, когда перегретый пар L0 состава а охлаждается, система будет проходить в обратном порядке те же состояния: в точке Z)2 перегретый пар перейдет в насыщенный и появится первая капля конденсата; в точке Z,— система будет двухфазна; в точке L1-заканчивается конденсация последнего пузырьки пара; в точке L0-система окажется охлажденной ниже температуры начала кипения.
Отсюда должна быть ясно, почему равновесная кривая жидкой фазы иногда называется линией насыщенной или кипящей жидкости, а равновесная кривая паровой фазы—линией насыщенного или конденсирующегося пара.
Расход тепла В на частичное однократное испарение, например, при переходе системы из точки L0 в точку/,, легко может быть найден при помощи тепловой диаграммы, в соответствии с уравнением
Пусть в результате однократного процесса (частичного -испарения или частичной конденсации—все равно) система оказалась в точке L (фиг. 33), соответствующей равновесным фазам RnD.
Материальный баланс для всей системы запишется так
B^L (д—д0),
(IV, 31)
L = D + R.
(IV, 32)
.172—O
113
То же по отношению количества НКК, находящегося в системе \_
La = Dy + Rx, (IV, 33)
Совместное решение уравнений (IV, 32) и (IV, 33) приводит к следующим соотношениям, связывающим веса и составы исходной системы и фаз ' '
1 D R . (IV, 34)
у—X а—X у—а
Относительный вес паровой'фазы часто называют сте-
L
пенью отгона (е), а относительный вес жидкой фазы-—- — сте-
пенью конденсации (г). Учитывая соотношения (IV, 34), а также фиг. 33, можем написать:
(IV, 35)
D CC- -х RL
L у- -X RD
R__ _ >'- -а LD
L у- -х RU
1-е, (IV, 36)
где RL9 LD и RD-отрезки прямых на графике t—x, у или
на тепловой диаграмме.
11. ПРОЦЕССЫ МНОГОКРАТНОГО ИСПАРЕНИЯ (МИ) И МНОГОКРАТНОЙ КОНДЕНСАЦИИ (MK)
й
Обратимся к изобарному графику t—x, у (фиг. 33). Пусть имеется исходная система L1 состава а, находящаяся при тем- * пературе tx начала кипения.
Путем процесса О И доведем ее до температуры t, отвечающей двухфазной системе (точка L)0
Полученные при этом пары в количестве D-L^e1 (где е7— степень отгона) удалим из системы, а остаток, количество которого R = L~D = L (1 — ег), вновь подогреем, например, до температуры tit конца ОИ исходной системы.
Фигуративная точка жидкой фазы при этом перейдет из точки R в точку нового двухфазного состояния. Остаток, полученный в результате вторичного ОИ будет иметь вес R2 = R (l—e2) = L (1—^1) (1—е2). Таким образом при температуре t2 конца ОИ исходной системы в случае многократного (двухкратного) испарения выкипает не вся система, так как некоторая часть ее (R2) остается в жидкой фазе.
Следовательно, можно сделать вывод о том, что при одной и той же конечной температуре обший отгон паров,
114
t
достигаемый в однократном процессе больше, чем в многократном. Формулируя иначе, можно сказать, что один и тот же отгон паров в случае ОИ достигается при меньшей температуре, чем при МИ.
Если продолжить процесс многократного испарения, поднимая температуру каждого следующего остатка все выше и ныше, то фигуративная точка остатка будет постепенно приближаться к точке, соответствующей : температуре tw Вес этого остатка будет постепенно уменьшаться, приближаясь к нулю
Rn = L (1-е,) (1-е,) (1-е3) . . . (1-<?„)-*0. -
*
Если производить многократную конденсацию паров, удаляя из системы после каждой OK образующийся конденсат, то нетрудно прийти к следующим выводам.
1. При одной и той же конечной температуре процесса степень конденсации, достигаемая при OK1 больше, чем при MK;
2. Для получения одной и той же степени конденсации в случае MK требуется более низкая конечная температура охлаждения, чем при ОК.
3. При увеличении числа ступеней многократной конденсации фигуративная точка остатка паров приближается к точке, соответствующей температуре ta, а вес этого остатка паров Dn стремится к нулю.
12. ПОСТЕПЕННОЕ ИСПАРЕНИЕ (ПИ)
Постепеннее испарение заключается в том, что образующаяся паровая фаза немедленно выводится из системы, и, в каждый данный момент, с оставшейся жидкостью находится в равновесии лишь бесконечно малое количество пара мгновенного состава.
Постепенное испарение можно считать предельным случаем многократного испарения, когда в каждой однократной ступени этого процесса температура процесса увеличивается лишь на бесконечно малую величину, в результате чего испаряется бесконечно малое количество вещества, а число таких ступенек между начальным и кокечным состояниями системы возрастает до бесконечного. Поэтому выводы, сделанные при сравнении процесса МИ с процессом ОИ, в еще большей сте-пении относятся и к процессу постепенного испарения.
