- V tb: lượng hơi trung bình đi trong tháp m3.h1 ωtb: tốc độ hơi trung bình đi trong tháp m.s1.
5.1.1. Đường kính đoạn cất
a. Lượng hơi trung bình đi trong tháp
Lượng hơi trung bình đi trong đoạn cất xác định theo XI.91 (trang 181[2]):
gtb=gd+g1
2 (4-2)
Với:
- gd: lượng hơi ra khỏi đĩa trên cùng của tháp kg.h-1.
- gl: lượng hơi vào đĩa dưới cùng của đoạn cất kg.h-1.
Xác định gd:
Theo cơng thức IX92 (trang 181, [1]):
gd=D .(R+1)=19,546 kmol.h-1→gd=834,536 kg.h-1
Xác định gl: Từ hệ phương trình: { ¿g1=G1+D
¿g1. y1=G1.x1+D .xD
¿g1.r1=gd.rd (4-3) Với:
- Gl: lượng lỏng ở đĩa thứ nhất của đoạn cất.
- rl: ẩn nhiệt hĩa hơi của hỗn hợp hơi đi vào đĩa thứ nhất của đoạn cất.
- rd: ẩn nhiệt hĩa hợi của hỗn hợp hơi đi ra ở đỉnh tháp.
Tính rl: Từ tl=tF=84oC ta cĩ:
Ẩn nhiệt hĩa hơi của nước (bảng I.250, trang 312[1]): rN=41392,8 kJ.kmol-1 Ẩn nhiệt hĩa hơi của ethanol (bảng I.212, trang 254[1]): rR=39481,5 kJ.kmol-1
Tính rd: Từ tD=78,2 oC ta cĩ:
Ẩn nhiệt hĩa hơi của nước (bảng I.250, trang 312 [1]): rN=41651,3 kJ.kmol-1 Ẩn nhiệt hĩa hơi của ethanol (bảng I.212 trang 254 [1]): rR=40005,4 kJ.kmol-1
→rd=rR. yD+(1−yD).rN=40194,66 kJ.kmol-1 Cĩ x1=xF=0,172
Giải hệ (4-3), ta được: { ¿G1=12,168(kmol. h-1) ¿y1=0,436(phâ n mol etanol)
¿g1=19,37(kmol. h-1)
M1=y1MR+(1−y1)MN=0,436.46+(1−0,436).18=30,208 (đvC)
→g1=19,37.30,208=585,129 (kg.h-1)
Vậy gtb=834,536+585,1292 =709,833 (kg.h-1)
b. Tốc độ hơi trung bình trong tháp
Tốc độ giới hạn của hơi đi trong tháp với mâm xuyên lỗ cĩ ống chảy chuyền:
ωgh=0,05.√ρxtb
ρytb (IX111, trang 186, [1]) Với:
- ρxtb: khối lượng riêng trung bình của pha lỏng (kg.m-3)
- ρytb: khối lượng riêng trung bình của pha hơi (kg.m-3)
Xác định ρytb:
ρytb=[ytb.4622,4.+(1−(t ytb).18].273
tb+273) (IX.102, trang 83, [1]) Nồng độ phân mol trung bình:
ytb=y1+yD
2 =0,436+20,885=0,661
Nhiệt độ trung bình đoạn cất: