Рисунок 8 – Графическое определение общего числа единиц переноса в паровой фазе для верхней (укрепляющей) части колонны в интервале изменения состава пара от уF до уР и для нижней (исчерпывающей) – в интервале от от уW до уF.

По рисунку находим общее число единиц переноса в верхней и нижней частях колонны:

; .

Общую высоту единиц переноса определим по уравнению аддитивности:

(1.27)

где и - частные высоты единиц переноса соответственно в жидкой и паровой фазах;

- средний коэффициент распределения в условиях равновесия для соответствующей части колоны.

Отношение нагрузок по пару и жидкости G/L, кмоль/кмоль, равно:

для верхней части колонны

(1.28)

для нижней части колонны

(1.29)

где

(1.30)

Подставив численные значения, получим:

Высота единицы переноса в жидкой фазе

(1.31)

где - коэффициенты, определяемые по рисунку;

- критерий Прандтля для жидкости;

- высота слоя насадки одной секции, которая из условия прочности опорной решётки и нижних слоёв насадки, а также из условия равномерности распределения жидкости по насадке не должна превышать 3 м.

Высота единиц переноса в паровой фазе

(1.32)

где - коэффициент, определяемые по рисунку ;

- критерий Прандтля для пара;

- массовая плотность орошения, кг/(м2с);

- диаметр колонны, м;

Поверхностное натяжение для верхней части колонны, принимаем поверхностное натяжение легколетучего компонента при температуре верха колонны, а поверхностное натяжение для нижней части колонны, принимаем поверхностное натяжение для тяжело кипящего компонента при температуре низа колонны.

Необходимо определить вязкость паров и коэффициенты диффузии в жидкой и паровой фазах. Вязкость паров для верхней части колонны:

(1.33)

где и - вязкость паров этилацетата и толуола при средней температуре верхней части колонны, [3 c.36], мПас;

Примечание: так как нет надёжных данных для определения вязкости паров этилацетата, поэтому берём вязкость паров для диэтилового эфира.

- средняя концентрация паров:

Подставив, получим:

Аналогично расчётом для нижней части колонны находим

(1.34)

Коэффициент диффузии в жидкости при средней температуре t (в 0С) равен:

(1.35)

Коэффициенты диффузии в жидкости при 20 0С можно вычислить по приближённой формуле:

(1.36)

где А, В – коэффициенты, зависящие от свойств растворённого вещества и растворителя;

- мольные объёмы компонентов в жидком состоянии при температуре кипения, см3/моль;

- вязкость жидкости при 20 0С, мПа∙с,[2 табл. V c.556].

Вычислим вязкость жидкости для верхней части колонны при температуре 20 0С:

Вычислим вязкость жидкости для нижней части колонны при температуре 20 0С:

Тогда коэффициент диффузии в жидкости для верхней части колонны при 20 0С равен:

Температурный коэффициент b определяют по формуле:

(1.37)

где и принимают при температуре 20 0С, [2 табл. V c.556 и 3 с.36].

Плотность жидкости при 20 0С в верхней и нижней частей колонны найдём по формуле: