Тепловий баланс ректифікації

Тепловий баланс колони безперервної дії (рис.10.2.5) має вигляд :

Q_кип+Q_F+ Q_Ф = Q_G + Q_W + Q_в (10.2.12)

де Q_кun. - прихід тепла з теплоносієм в кип'ятильнику;

Q_f - прихід теплота з вихідною сумішшю;

Q_Ф - прихід теплоти з флегмою;

Q_G - витрата теплоти з паром, що виходить з колони;

Q_w - витрата теплоти з кубовим залишком, що виходить з колони;

Q_в - втрати теплоти в навколишнє середовище.

З урахуванням того, що

F = P + W; G = P(R + 1) і Ф = PR, маємо

(Q_кип +(P+W)H_F + PRH_Ф=P(R + l)H_G +WH_W +Q_в

звідки головна витрата теплоти на проведення процесу ректифікації Q_кun визначається наступним чином:

Q_кип = P(R + 1)H_G +WH_W + Q_в -(P+W)H_F - РRH_Ф = = PRH_G+PH_G+WH_W+Q_в- PH_F-PRH_Ф - WH_F

= PR(H_G -Н_Ф) + Р(Н_G -H_F) + W(H_W -H_F) + Q_в Але Н_G - Н_ф = r_ф - теплота випаровування флегми, тоді

Q_кип= PRr_ф+P(H_G-H_F)+W(H_W -H_F) + Q_в (10.2.13)

де PRr_ф - теплота, яка йде на випаровування флегми;

Р(Н_G - H_F) - теплота на випаровування дистиляту;

W(H_W - H_f) - теплота на нагрів кубового залишку від температури вихідної суміші на

вході в колону до температури кипіння залишку.

Витрата гріючої пари в кип'ятильнику D = Q_кип/r

r- теплота пароутворення гріючої пари.

Рис.10.2.5. До виводу рівняння теплового балансу ректифікаційної колони: 1 - колона; 2 - кип'ятильник; 3 - дефлегматор.

Якщо Н_ф ≈ Н_f , то рівняння (10.2.13) спрощується:

Q_кип=P(R + 1)r_ф+W(H_w-H_F) ₊ Q_в (10.2.14)

З рівняння (10.2.14) видно, що витрата теплоти суттєво залежить від флегмового числа R.