ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Оптимальная подача питающей смеси из "Разделение многокомпонентных смесей" Весьма важными факторами, определяющими стоимость многокомпонентной ректификации, являются правильный выбор агрегатного состояния питающей смеси (температуры Ту) и места ее подачи в колонну (номера тарелки питания щ). Оптимальным параметрам процесса будет соответствовать минимальное значение определенной экономической функции, учитывающей стоимость энергии и капитальные затраты на осуществление процесса, например функции ф. [c.223] Однако для уменьшения объема вычислений и упрощения задачи оптимального проектирования параметры 7/ и П/ могут ытъ исключены из числа независимых переменных, если только возможно указать технологический или термодинамический 1Щитерий.ь определяющий их оптимальное значение. Этот критерий необходим также технологам, выполняющим анализ и расчет процесса ректификации. [c.223] При помощи расчета на машине Урал изучались режимы ректификации многокомпонентных смесей, близкие к режиму минимального орошения. Было показано, что при этих условиях в средних участках укрепляющей и исчерпывающей секций колонны процесс протекает термодинамически обратимо (зона постоянных концентраций), однако в районе ввода питания сохраняется значительная необратимость. [c.223] Особенностью процесса многокомпонентной ректификации по сравнению с бинарной является наличие доцолнительного роста необратимости, обусловленного конечными концеИтра-ционными и, следовательно, температурными напорами в районе подачи питания (при разделении по второму классу фракционирования). [c.223] В этом случае целесообразно строго доказать, что для многокомпонентной смеси условия равновесия и равенства составов питающей жидкости и жидкости (или паров) на тарелке питания нельзя совместить с условиями материального баланса по высоте колонны. [c.223] Из этих уравнений следует, что i = 2, т. е. принятые выше условия могут соблюдаться, если компоненты ] и 2 не отличаются по физическим свойствам (иными словами, только при разделении бинарных смесей). Уже при разделении (по второму классу фракционирования) тройных смесей в районе ввода питания наблюдается перепад концентраций и температур. [c.224] В последнем выражении учтено, что тепло подводится в дефлегматоре и кубе. Поэтому вместо Тт и Г необходимо принять соответственно и Ти,. Поиск минимума осуществляется тем же способом, что и для функции ф. [c.225] Рассмотренная задача является простейшим примером оп тимального проектирования по двум независимым переменным. При поиске оптимума по существу был использован принцип релаксационной модификации метода быстрейшего спуска, согласно которому движение в направлении оптимума функции (ф) осуществляется по отдельным переменным. Для подобных задач это наиболее простой и удобный способ определения фтш. В целом пример показывает, что в каждом конкретном случае оптимум можно найти одним из методов поиска экстремума, без знания общих количественных критериев. Однако если такой критерий может быть указан, то он позволяет исключить из рассмотрения переменную П],, что значительно упрощает задачу оптимизации. [c.227] Для проверки предлагаемого нами термодинамического критерия оптимальной подачи смеси, приведенного выше [см. уравнения (VI,130) —(VI,132)], фиксировались значения температур и мольных составов извлеченной жидкости и пара, по которым рассчитывались величины А5г. Эти данные помещены в табл. 47. [c.228] Значения суммарного прироста энтропии системы, обусловленного наличием диффузионных напоров (А5г) и температурной необратимостью (А5г) при смешении паровых и жидкостных потоков, приведены в табл. 48. [c.228] Результаты расчета показывают, что экономический ( р) и термодинамический (А52) критерии оптимальности дают одинаковый оптимум (минимум) по обеим переменным. Таким образом, наиболее общая оценка экономичности и, следовательно, правильности подачи питания, проверенная на многих примерах, сводится к расчету термодинамической необратимости при смешении потоков в колонне в районе ввода питания. [c.228] Необходимо отметить также, что в подавляющем большинстве расчетов схем разделения агрегатное состояние питающей смеси задано, поэтому рассматривается только одна переменная п/. Следовательно, вид критерия значительно упрощается, и он вычисляется, исходя из величин, непосредственно определяемых в процессе расчета ректификации, по уравнению (VI,131). [c.228] Приведенный критерий оптимального значения температуры (агрегатное состояние) и оптимального места подачи питающей смеси наиболее точен. Однако при фиксированной температуре питания можно применять более простые технологические критерии, определяющие наивыгоднейшее место подачи сырья. [c.229] Вернуться к основной статье