EngineeringDamıtmaUniversity
AQAAPOntarioNSWCBSEGCE O-LevelMoECAPS

Fenske Denklemi (Distilasyonda Minimum Kademe Sayısı) Calculator

İkili bir damıtma kolonu için gerekli minimum teorik kademe sayısını hesaplar.

Use the free calculatorCheck the variablesOpen the advanced solver
Open Advanced Calculator
This is the free calculator preview. Advanced walkthroughs stay in the app.
Result
Ready
Minimum Stages

Formula first

Overview

Fenske denklemi, toplam geri akışta çalışan ikili bir damıtma kolonu için gerekli minimum teorik kademe sayısını (N_min) sağlar. Bu ideal koşul, ürün çekilmemesini varsayar ve ayırma verimliliğini maksimize eder. Damıtma süreçlerinin ön tasarımı ve analizi için kimya mühendisliğinde temel bir araçtır ve gerçek kolon performansının karşılaştırılabileceği bir referans noktası sunar. Denklem, bağıl uçuculuğun ve istenen ürün saflıklarının ayırma zorluğu üzerindeki etkisini vurgular.

Symbols

Variables

= Minimum Stages, = Mole Fraction LK in Distillate, = Mole Fraction HK in Bottoms, = Average Relative Volatility

Minimum Stages
stages
Mole Fraction LK in Distillate
mol/mol
Mole Fraction HK in Bottoms
mol/mol
Average Relative Volatility
dimensionless

Apply it well

When To Use

When to use: Damıtma kolonunun ilk tasarım aşamasında, istenen bir ayırma için gereken mutlak minimum teorik kademe sayısını tahmin etmek için bu denklemi uygulayın. Toplam geri akış koşulları varsayıldığında kullanılır ve ayırma verimliliği için teorik bir sınır sağlar.

Why it matters: Fenske denklemi, damıtma süreçlerinin fizibilite çalışmaları ve ekonomik değerlendirmeleri için kritik öneme sahiptir. Mühendisler, minimum kademe sayısını belirleyerek bir ayırmanın zorluğunu değerlendirebilir, kolon yüksekliğini tahmin edebilir ve farklı ayırma stratejilerini karşılaştırabilir, bu da sonuç olarak daha verimli ve uygun maliyetli tesis tasarımlarına yol açar.

Avoid these traps

Common Mistakes

  • Mol kesirleri yerine kütle kesirlerini kullanmak.
  • Hafif anahtar (LK) ve ağır anahtar (HK) bileşenlerini yanlış tanımlamak.
  • Fenske denklemini, damıtma tasarımının farklı yönlerini ele alan Underwood veya Gilliland denklemleriyle karıştırmak.

One free problem

Practice Problem

İkili bir karışım damıtma ile ayrılacaktır. Distilattaki hafif anahtarın mol kesri (,LK) 0.98 ve dipteki (,HK) 0.02'dir. Ortalama bağıl uçuculuk (α_avg) 2.5 ise, gerekli minimum teorik kademe sayısını (N_min) hesaplayın.

Hint: Pay ve paydayı logaritmaları kullanarak ayrı ayrı hesaplayın, ardından bölün.

The full worked solution stays in the interactive walkthrough.

References

Sources

  1. Seader, Henley, Roper, Separation Process Principles
  2. McCabe, Smith, Harriott, Unit Operations of Chemical Engineering
  3. Wikipedia: Fenske equation
  4. Warren L. McCabe, Julian C. Smith, Peter Harriott. Unit Operations of Chemical Engineering. 7th ed.
  5. R. Byron Bird, Warren E. Stewart, Edwin N. Lightfoot. Transport Phenomena. 2nd ed.
  6. J. D. Seader, Ernest J. Henley, D. Keith Roper. Separation Process Principles, 4th ed. John Wiley & Sons, 2017.
  7. Warren L. McCabe, Julian C. Smith, Peter Harriott. Unit Operations of Chemical Engineering, 7th ed. McGraw-Hill, 2005.
  8. Robert H. Perry, Don W. Green. Perry's Chemical Engineers' Handbook, 8th ed. McGraw-Hill, 2008.