ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Гидродинамические условия работы колонны (диаметр колонны, размер элементов тарелки) из "Справочник по физико-техническим основам глубокого охлаждения" Наиболее простым является графический метод подсчета числа теоретических тарелок по диаграмме х — у, предложенный Мак-Кэбом и Тиле [Ж1-45, Ж1-241. В этом методе предполагается, что скрытые молярные теплоты обоих компонентов равны и, следовательно, потоки жидкости и пара по высоте колонны неизменны. Количество теоретических тарелок определяется числом ступеней, которые можио построить между равновесной кривой и рабочими линиями. [c.248] Здесь М — количество смеси, поступающей на ректификацию в единицу времени л содержание легколетучего в нижнем продукте остальные обозначения те же. [c.248] Графическое построение для определения числа тарелок удобно производить в следующем порядке (рис. 9-1). Для данной бинарной системы по опытным данным или по данным, полученным теоретически, исходя из закона Рауля (стр. 46), строится в координатах у — х (концентрация паровой фазы — концентрация жидкой фазы) кривая равновесия. [c.248] На диагонали отмечаются точка О с концентрацией дистиллята х к точка Я с концентрацией нижнего продукта Х[ . [c.248] Из точки Хсы (на оси х), соответствующей содержанию легколетучего в поступающей на разделение смеси, проводим вертикаль до пересечения с диагональю в точке С, Если исходная смесь представляет собой жидкость при температуре начала кипения (насыщенную жидкость), то продолжение вертикали до пересечения с рабочей линией DF дает точку М, являющуюся в данном случае искомой точкой пересечения рабочих линий (рабочую линию MR для исчерпывающей части колонны строят после определения точки М — она показана пунктиром). Если питание смешанное, т. е. представляет собой смесь жидкости и пара, то из точки С проводится прямая F под углом к горизонтали, тангенс которого равен отношению жидкой доли питания к газовой. Раб очие линии в данном случае пересекаются в точке f (здесь рабочая линия для исчерпывающей части — FR). Если питание представляет собой пар при температуре начала конденсации, то проводится горизонталь из усм (состав питания) до пересечения с верхней рабочей линией в точке Л/, Тогда рабочая линия для исчерпывающей части — прямая NR. [c.249] Уравнение (9-1) на диаграмме представлено линией DF, уравнение (9-2) — линией FR. Для определения числа теоретических тарелок производят ступенчатое построение, показанное на рис. 9-1. Точки, лежащие на кривой равновесия, соответствуют составу пара, поднимающегося с данной тарелки, и составу стекающей с этой тарелки равновесной жидкости. Точки, лежащие на рабочих линиях, соответствуют составу жидкости, стекающей с тарелки, и пару, поднимающемуся с нижележащей тарелки, т. е. составу жидкости и пара до их взаимодействия. [c.249] Фактическая флегма I принимается обычно на 30—50% больше минимальной. Для получения числа действительных тарелок необходимо найденное число теоретических тарелок разделить на к. п. д. тарелки. [c.249] На том же рисунке представлена область днаграм.мы для влажного пара. [c.250] Кривая, соединяющая точки, соответствующие теплосодержжгаю насыщенного пара различной концентрации, образует линию пара. Аналогично образуется линия жидкости. Для многих веществ линии пара и жидкости почти прямые. [c.250] Концентрации равновесиы.х жидкости и пара имеющих, естественно, одну температуру) соединяются пря.мы.мн. пиниями — конодами, обозначенными на рис. 9-2 буквой Д Например, жидкость с концентрацией 1 находится в равновесии с паром с концентрацией 2. Эти изотермы наносятся на диаграмму на основании данных о фазовом равновесии. Подробное описание построения диаграммы I — х см. [НЗ-8]. Диаграммы I — X для смеси Ог—N2 даны в приложении. В нижней части рис. 9-2 помещена диаграмма равновесия t — х ( рыбка ) и показан перенос равновесных концентраций жидкости и пара с рыбки на диаграмму / — х. [c.250] Разница в ординатах между точками, лежащими при х = onst на линии пара и линии жидкости, выражает теплоту испарения смеси определенной концентрации. [c.250] При частичной конденсации пара а (рис. 9-2) с отводом тепла I/ попадаем в точку Ъ при этом образуются жидкость с концентрацией / в количестве и пар с концентрацией 2 в количестве 1 —. [c.250] Изображение процесса ректификации. В колонне навстречу поднимающемуся пару G стекает флегма L (рис. 9-2,6). [c.250] Два последних уравнения справедливы для любого сечения колонны. [c.250] В сечении с — с между тарелками связь между О] и 2 выражается уравнениями (9-5), т. е. точки 1 и 2 лежат на луче. Точки 2 и Ог вновь лежат на коноде и т. д. Число таких переходов соответствует числу требующихся теоретических тарелок. [c.250] Процесс ректификации может идти в пределе до положения, когда луч сольется с конодой (изотермой t). Этим определяется наинизшее положение полюса, т. е. минимальная флегма. [c.250] Аналогичные выводы могут быть сделаны для нижнего полюса (колонны исчерпывания), Абсцисса нижнего полюса совпадает с концентрацией нижнего продукта. [c.250] На рис. 9-3 произведено построение основных линий для обычной колонны непрерывного действия с дефлег.матором. [c.250] В диаграмме / — х точка питания М всегда лежит на главной прямой, соединяющей оба полюса Я (колонны укрепления) и Яи (колонны исчерпывания). [c.250] Вернуться к основной статье