Análise do Sistema de Topo e Fundo
Produzido por Marcelo AlvesTeoria
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 , 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 () vai estar entrando tão frio na coluna, que vai condensar um pouquinho do vapor () que sairia da coluna. Esse pouquinho que vai ser condensado, vamos chamar de .
Portanto, a nossa razão pode ser escrita assim:
Onde e é a entalpia de vaporização, é a temperatura de ponto de bolha da corrente e é a temperatura da corrente .
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 , 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 é igual à do vapor , 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 ) e um vapor (de composição ) em equilíbrio.
Beleza?
Agora corre lá para os exercícios que já podemos resolver questões considerando umas colunas bem maneiras!