Испарение бинарного раствора.
Может проводиться без отбора получившегося пара или с непрерывным отбором пара.
1) Без отбора
Рисунок 184. Испарение бинарного раствора.
m – количество жидкости;
V – количество пара;
x0 – начальная концентрация низкокипящего компонента в жидкой фазе.
В процессе испарения количество жидкости уменьшается, количество пара возрастает. Поскольку пар не отводится, то общее кол-во пара и жидкости остается постоянным.
Зависимость количества жидкости от концентрации (мольной доли) определяется из уравнения материального баланса по низкокипящему компоненту в начале и в конце процесса.
Рассмотрим изменения концентраций низкокипящего компонента.
Рисунок 185. Испарение бинарного раствора.
1) В начальный момент кипения имеем максимальное кол-во низкокип.комп.в паре;
2)
3) С течением времени при кипении концентрация низкокипящего компонента в паровой и жидкостной фазах уменьшается.
В конечной точке, когда последняя капля превращается в пар, имеем наинизшую концентрацию низкокипящего компонента в последних каплях жидкости.
Например, для воздуха, как бинарная смесь:
=> получать чистые продукты без отвода пара невозможно, поскольку концентрации низкокипящего компонента в начале процесса в жидкостной фазе равна концентрации в конце процесса в паровой фазе.
2) С отводом пара.
Рисунок 186. Испарение бинарного раствора с отводом пара.
В исходном состоянии жидкость имела массу М0, и х0 – начальная концентрация низкокипящего компонента. В результате через ушло в пар dM, масса стала М, концентрация х.
Запишем уравнение закона сохранения массы для процесса испарения по низкокипящему компоненту.
ушло в пар низкокипящего компонента;
– из жидкости ушло низкокипящего компонента.
Считаем процесс испарения равновесным, т.е. для данной температуры и давления концентрация низкокипящего компонента в паровой фазе равна равновесной концентрации, которая зависит от концентрации низкокипящего компонента в жидкости.
Поскольку имеет существенно нелинейный характер, то решить данное дифференциальное уравнение можно только численными методами
Рассмотрим данный процесс испарения в координатах (Т-х).
При использовании этого метода испарения жидкости выводится низкокипящий компонент и она обогащается высококипящим. Таким образом осуществляя кипение с непрерывным отводом пара можно получить сколь угодно чистую жидкость, состоящую преимущественно из высококипящего компонента.
Рисунок 187. Испарение бинарного раствора с отводом пара.
Для определения количества оставшейся жидкости в зависимости от концентрации низкокипящего компонента в жидкости традиционно используют графическое численное решение на диаграмме (y-x) :
Рисунок 188. Определение количества оставшейся жидкости по y-x диаграмме.
Рисунок 189. Определение количества оставшейся жидкости по y-x диаграмме.
В результате получаем жидкость, обогащенную высококипящим компонентом.
Аналогичный, но обратный процесс будем иметь при конденсации бинарной смеси с непрерывным отводом жидкости . В этом случае пар с течением времени будет обогащаться низкокипящим компонентом.
Рисунок 190. Конденсирование с отводом жидкости.
Дата добавления: 2016-06-22; просмотров: 1644;