Análise do Sistema de Topo e Fundo

Produzido por Marcelo Alves
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Teoria

Introdução

Quando vimos as seções da coluna, nós já vimos o sistema de topo e fundo e etc, né? Então, qual o motivo de estarmos vendo isso agora? Agora, vamos ver como aplicar isso ao gráfico e ao método Mc-Cabe Thiele, ok?

Configurações de Topo

Condensador total significa que todo o vapor que entra no condensador vai ser transformado em líquido. Então, a corrente que sai dele precisa ser dividida. Portanto, teremos o líquido saturado que volta para a coluna e do outro lado temos o produto líquido de topo, que é o nosso destilado, ambos exatamente iguais.

Logo, tanto o líquido que sai como produto, quando o líquido que retorna para a coluna possuem composição x d , e é desse ponto que precisamos começar nossa ROSA!

O condensador total pode ter também, como produto, um líquido sub-resfriado. Nesse caso, a marcação no gráfico vai ficar igual à anterior, mas precisaremos fazer umas continhas a mais de balanço de massa! Isso vai acontecer porque esse líquido ( L 0 ) vai estar entrando tão frio na coluna, que vai condensar um pouquinho do vapor ( v 1 ) que sairia da coluna. Esse pouquinho que vai ser condensado, vamos chamar de C .

Portanto, a nossa razão L / V pode ser escrita assim:

L V = L 0 + C V 1 + C = R R   1 + f c 1 + R R   1 + f c  

Onde f c = C p L . T P B L 1 - T L 0 λ e λ é a entalpia de vaporização, T P B L 1 é a temperatura de ponto de bolha da corrente L 1 e T L 0 é a temperatura da corrente L 0 .

Condensador parcial será diferente do total, pois apenas parte do vapor que entra vai se transformar em líquido. A outra parte permanecerá como vapor. E, portanto, usualmente após o condensador é representado um tambor para separar as fases. Como precisamos de líquido para descer na coluna, o líquido saturado volta para a coluna e o produto de topo agora não é mais um líquido e sim o vapor.

O líquido e o vapor que saem do tambor de separação estão em equilíbrio e são ambos líquido e vapor saturados. Assim, a composição dos dois pode ser relacionada por k i = y i / x i , mas também podemos representar no gráfico um estágio de equilíbrio para eles. E isso vai ser nosso primeiro estágio de equilíbrio, antes de traçar os estágios referentes aos pratos da coluna.

Configurações de Fundo

O refervedor total transforma toda a vazão de líquido saturado que tá chegando nela em vapor saturado.

Então nossa configuração de refervedor total será essa:

Portanto, a composição x b é igual à do vapor y n + 1 , pois a única coisa que ocorreu aí nesse refervedor foi uma vaporização total, então a composição ficou a mesma! Só mudou o estado físico mesmo. E marcamos dessa forma no gráfico:

E de refervedor parcial, teremos:

E aí, para marcar no gráfico, vamos precisar novamente representar como um estágio. Já que temos um líquido (de composição x b ) e um vapor (de composição y n + 1 ) em equilíbrio.

Beleza?

Agora corre lá para os exercícios que já podemos resolver questões considerando umas colunas bem maneiras!

Configurações de Fundo