ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Число теоретических ступеней разделения и число единиц переноса из "Ректификация разбавленных растворов" Когда а мало отличается от единицы использование обычного графического метода определения ЧТСР практически невозможно или сильно затруднено в связи с тем, что линия равновесия очень близко подходит к рабочей линии (мала разность у—х). В таких случаях определение ЧТСР графическим методом может быть проведено в системе координат у—х)—х с увеличением масштаба но вертикали по сравнению с масштабом по горизонтали. Этот прием позволяет увеличить на графике масштаб малой величины — разности составов пара и жидкости у—х в рамках удобного размера диаграммы [3]. [c.51] Графический способ определения числа теоретических ступеней разделения имеет то преимущество, что он универсален и позволяет использовать непосредственно экспериментальные данные по равновесию жидкость — пар, когда последние не могут быть выражены простым аналитическим уравнением. Однако для проведения расчетного анализа процесса ректификации и использования вычислительной техники желательно располагать аналитическими методами определения ЧТСР. [c.51] Уравнения (П-49) — (П-52) могут быть разрешены относительно степени разделения К или К , если необходимо найти эту величину при известном п. [c.54] При аналитическом методе расчета ЧТСР предполагается, что Я и а сохраняют постоянное значение по высоте колонны. Для разбавленных растворов постоянство а соблюдается в изотермических условиях. Однако вследствие изменения температуры кипения по высоте колонны, обусловленного перепадом давления, происходит изменение а. Поэтому при расчетах принимают среднее значение коэффициента разделения. [c.54] Таким образом, единица переноса представляет собой участок колонны, на котором создается разность концентраций пара (или жидкости), равная средней движущей силе. [c.55] Определение ЧЕП может быть выполнено (так же, как и определение ЧТСР) графически и аналитически. Графический метод состоит в нахождении интеграла (П-59) как площади, ограниченной кривой функции 1/(г/ — /) [или 1/(а —г )] в заданном интервале-изменения у (или х). [c.55] Б случае ректификации разбавленных растворов связь между составами равновесных фаз дается прямой линией, что приводит в результате интегрирования (П-59) к достаточно простым уравнениям для аналитического вычисления ЧЕП. [c.55] Когда Я и а очень мало отличаются от единицы и 1п а я а — 1 числа N0 п близки между собой. [c.57] При расчете необходимой высоты слоя насадки по числу теоретических ступеней разделения = пк , а по числу единиц переноса (по Н-58) н = N yhoy. [c.57] Соотношения (П-69) и (П-72), а также (П-69а) и (П-72а) указывают, что оба способа расчета дают одинаковые результаты. [c.57] Уравнение (П-78) позволяет от величины среднего к. п. д. тарелки перейти к удельному числу единиц переноса на тарелку, или наоборот. [c.59] Таким образом, если в уравнении Фенске а заменить на [г, сте-пегнь разделения К выражается через число тарелок в колонне Пд. Поэтому величину р, можно назвать тангенсом угла наклона исевдо-равновесной линии . Согласно (П-80), величина р, связана с равновесным коэффициентом разделения а через коэффициент эффективности тарелки Е . Когда тарелка эквивалентна теоретической ступени разделения, о = 1 и по (П-80) [х = а. [c.59] Пользуясь соотношениями (П-81) и (П-82), можно вычислить коэффициент эффективности тарелки Ео но результатам экспериментального измерения состава проб, отобранных по концам колонны, состоящей из Ид реальных тарелок. [c.59] Вышеприведенные интегральные соотношения для расчета ректификационных колонн выведены на основе идеализированной модели движения потоков пара и жидкости. Предполагалось, что концентрации фаз постоянны по поперечному сечению колонны и меняются только по высоте. Такая картина отвечает модели идеального вытеснения, когда потоки равномерно распределены по всему поперечному слою аппарата и все частицы каждой фазы движутся параллельно друг другу с одинаковыми скоростями без перемешивания. Теоретическая ступень разделения предполагает полное перемешивание жидкости, что отвечает модели идеального смешения. [c.59] В реальном противоточном аппарате структура потоков по целому ряду причин более или менее отличается от этих идеализированных моделей. Изменение реального поля концентрации в колонне по сравнению с идеальным вытеснением уменьшает действительную движущую силу массообмена, т. е. приводит к уменьшению степени разделения. [c.59] Любые отклонения от идеального вытеснения, независимо от их механизма, условно называют перемешиванием и, согласно диффузионной модели, формально описывают уравнением диффузии с некоторым коэффициентом, называемым коэффициентом перемешивания или коэффициентом продольной диффузии . [c.59] При опытном онределении коэффициентов продольного перемешивания полученные данные обобш ают в виде безразмерного комплекса, называемого критерием Боденштейна Во = Wl/D , где I — определяющий линейный размер системы, W — скорость потока, — коэффициент перемешивания. Данный параметр позволяет судить о степени приближения реальных условий в аппарате к той или иной модели. При больших Во (принципиально при Во = = оо) диффузионная модель переходит в модель идеального вытеснения. При Во = О в аппарате имеет место полное перемешивание. Некоторые авторы тот же параметр называют параметром Пекле(Ре) для продольного перемешивания. [c.60] Аналитическое решение данной системы уравнений весьма сложно. Для расчета процесса ректификации по данным уравнениям целесообразно использовать электронновычислительные машины [7]. [c.60] Как показывает анализ структуры потоков в колоннах с мелкой насадкой, влиянием перемешивания в паровой фазе на разделяющую способность колонны можно пренебречь. Это объясняется тем, что величина ВОу на порядок больше, чем Bo j., и ее вклад в Nd, а значит и в iVo ,n в соответствии с уравнениями (П-87) и (П-89) незначителен. [c.61] Вернуться к основной статье