Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Разделение идеальный процесс

    В описании процесса классификации важную роль играет понятие идеального разделения, при котором все частицы мельче граничного размера выносятся в тонкий, а крупнее - в грубый продукт классификации. Кривая разделения идеального процесса показана на рис. 1.6, б и описывается единичной симметричной ступенчатой функцией  [c.18]

    ИДЕАЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ РАЗДЕЛЕНИЯ [c.228]


    Как известно, любые процессы разделения не могут протекать самопроизвольно и должны, в соответствии со вторым началом термодинамики, сопровождаться затратой работы извне. В идеальных процессах величина этих затрат определяется только состояниями исходной смеси и продуктов разделения, в реальных процессах непременно возникают дополнительные затраты работы, связанные с необратимостью физико-химиче ских превращений и зависящие от способа их реализации, т. е от ряда внутренних характеристик процесса. В настоящем раз деле приведены соотношения для расчета энергетических за трат в эталонном процессе на основе понятий минимальной ра боты и эксергии экстракции компонента или фракции из смеси газов. [c.229]

    Рассмотрим идеальный процесс разделения исходной смеси на фракции. На рис. 7.2 показана схема идеального устройства для разделения смеси на фракции, включающие соответственно А/ компонентов (А,-ей). В отличие от схемы полного разделения, полупроницаемые мембраны установлены на входе в приемные камеры и обеспечивают обратимое смешение компонентов фракции. Температура во всех элементах системы одинакова. Давления в камерах также одинаковы и равны давлению исходной смеси. Мембранные парциальные давления р, и Ра соответствуют условиям мембранного равновесия чистого вещества и смесей в соответствующих камерах, затраченная извне минимальная работа разделения п молей исходной смеси на фракции с числом молей п,- определится как сумма затраченных работ обратимого изотермического сжатия чистых газов от их мембранных парциальных давлений р,, соответствующих равновесию с исходной смесью, до аналогичных характеристик Ра, равновесных газовым фазам фракций. Для одного моля исходной смеси минимальная работа разделения на фракции определится суммой [c.233]

    Таким образом, расчет затрат работы на разделение смеси в идеальном процессе сводится к вычислению эксергий продуктов разделения, при этом для отсчета эксергий удобно принять параметры, равновесные ис.ходной газовой смеси. Затраты работы в реальном процессе разделения значительно выше, что вызвано необратимостью всех процессов в мембранном газоразделительном устройстве. Анализу этих потерь посвящен следующий раздел главы 7. [c.239]

    Ранее уже отмечалось, что все известные подходы к синтезу (не только систем разделения) используют в той или иной мере эвристические правила. Желательно,, чтобы эти правила основывались на законо.мерностях протекания процесса, имели универсальный характер и формализованное выражение. Обычно используемые эвристические правила большей частью относятся к разделению идеальных (или близких к идеальным) многокомпонентных смесей. Что касается сильно неидеальных смесей, то получение таких аксиом крайне затруднено и синтез схем должен проводиться (и проводится) на основе глубокого анализа условий фазового равновесия (см. гл. 4). [c.472]


    НИЯ информации осуществляется наиболее эффективно. При переходе от одной схемы к другой изменяются потоки продуктов. Последние выбираются исходя из максимума термодинамического (информационного) критерия эффективности, в качестве которого принимается сумма энтропий выбора для каждой колонны. Достоинством такого подхода к синтезу схем является попытка учесть вероятностный характер протекания процесса, однако используемый критерий оптимальности не отражает физико-химических свойств разделяемой смеси. Этот метод эффективен в тех случаях, когда отсутствуют ограничения, налагаемые фазовыми диаграммами, т. е. в случае разделения идеальных смесей. [c.482]

    Снижение потерь за счет необратимости процесса ректификации является традиционной задачей исследования. Речь идет именно о снижении, поскольку при разделении многокомпонентных смесей реализация идеального процесса,практически невозможна. Наличие достоверных моделей расчета колонн и теплообменной аппаратуры делает возможным определение оптимальных условий работы установок в настоящее время с достаточной точностью. На современном этапе исследований ставится вопрос о рациональном распределении энергии потоков внутри схемы и снижении непроизводительных расходов тепла. Решение этой задачи становится возможным в результате применения системного анализа к исследованию химических производств. [c.488]

    Чему равно изменение энтропии в процессе разделения идеальной газовой смеси на компоненты прн условии постоянства давления и температуры  [c.132]

    Величина термодинамически минимальной работы разделения может быть получена иа анализа идеального процесса полностью обратимой ректификации [8,9]. Такая схема характеризуется бесконечным числом тарелок , высоким КПД контактных устройств и дифференцированным подводом тепла и холода по высоте колонн. [c.33]

    Для анализа и оценки энергетических характеристик процессов разделения необходимо, как и в других случаях, прежде всего рассмотреть идеальные процессы. [c.228]

    ИДЕАЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ [c.228]

    Для оценки термодинамического совершенства любого процесса разделения необходимо провести сравнение его с идеальным. Идеальный процесс проходит при термодинамическом минимуме работы, который определяется ее затратой на обратимое проведение процесса разделения смеси (минимальная работа разделения). [c.228]

    Для определения показателей идеального процесса разделения газовых смесей может быть использована е, -диаграмма (эксергия — концентрация) [7, И]. [c.232]

    Граничный размер бгр представляет собой размер Частиц, вероятность попадания которых как в грубый, так и в-тонкий продукты разделения одинакова. Частицы размера б>бгр попадают преимущественно в грубый, размера б<бгр— преимущественно в тонкий продукт разделения. При идеальном процессе разделения по крупности, например при просеивании сферических частиц через сито с одинаковыми круглыми отверстиями в течение достаточно большого времени, граничный диаметр зерна равен диаметру отверстия сита. При воздушной сепарации бгр есть размер частиц, вынос которых в тонкий и грубый продукты равен -50%. Как уже указывалось, при неправильной форме и разной плотности частиц исходного материала разделение происходит по аэродинамическим свойствам, которые характеризуются гидравлическим диаметром пылинок или их конечной скоростью падения (скоростью витания) в воздухе. Скорость витания граничного зерна будем обозна чать через г)оо. .  [c.16]

    Анализ состава паров и жидкости по высоте колонны разделения идеальной бинарной смеси показывает, что при минимальном орошении движущая сила процесса является малой величиной только в области составов, близких к составу на тарелке питания. Поэтому применение промежуточного подвода тепла в отгонной секции колонны дает возможность расходовать в ее кипятильнике тепла меньше минимального количества и позволяет уменьшить расход высокопотенциального тепла. Использование промежуточного орошения в укрепляющей секции колонны позволяет отводить с [c.10]

Рис. 5.26. Результаты экспериментов по разделению в системе со встречными струями смеси Нг—иРа с 4 % иРб- Элементарный эффект разделения изотопов е.л (а), коэффициент расширения тяжелой фракции Ро/Рц для 0ц=0,25 (б) и удельная энергия изотермического сжатия ири идеальном процессе (в) представлены в зависимости от коэффициента расширения легкой фракции Яо/Я/, Рис. 5.26. <a href="/info/21849">Результаты экспериментов</a> по разделению в системе со <a href="/info/336097">встречными струями</a> смеси Нг—иРа с 4 % иРб- <a href="/info/13568">Элементарный эффект разделения изотопов</a> е.л (а), <a href="/info/21673">коэффициент расширения</a> <a href="/info/189203">тяжелой фракции</a> Ро/Рц для 0ц=0,25 (б) и удельная <a href="/info/311757">энергия изотермического сжатия</a> ири <a href="/info/94687">идеальном процессе</a> (в) представлены в зависимости от <a href="/info/21673">коэффициента расширения</a> легкой фракции Яо/Я/,

    Разделение воздуха, являющегося смесью компонентов с близкими теплофизическими свойствами,— наиболее сложная техническая задача, которую удалось решить с помощью вихревого аппарата. Идеальное осуществление процесса сопряжено с удовлетворением взаимоисключающим требованиям. Например, для идеального процесса необходимо насыщение газового вихря мелкодисперсной жидкостью по всей длине камеры, а на выходе из нее газовый поток должен быть полностью очищен от жидкой фазы. Необходимы встречное радиальное движение фаз, эффективная передача кинетической энергии от приосевых слоев к периферийным и к пленке жидкости вместе с тем требуется полное исключение радиальных пульсаций в газовом вихре. В связи с этим понятно существовавшее ранее убеждение [c.153]

    При идеальном массообмене пар и жидкость, проходящие через произвольное сечение аппарата, находятся в равновесии. Поэтому составы продуктов разделения зависят от направления относительного движения фаз. При прямотоке состав отводимого из аппарата пара соответствует равновесию с кубовым остатком. Поскольку он содержит наименьшее количество относительно более летучих компонентов, то и отводимый из аппарата пар также имеет минимально возможную концентрацию этих компонентов. Поэтому в таком процессе имеют место наихудшие условия в отношении достигаемого разделения смесп. Процесс с идеальным массообменом при прямоточном движении фаз по условиям разделения идентичен процессу непрерывной дистилляции в емкостном аппарате. Составы и расходы продуктов разделения определяются уравнениями материального баланса ( .2203), ( .2206), а также условиями фазового равновесия [уравнение ( .222)]. Таким образом, [c.545]

    Другим вариантом кристаллизационного метода разделения является кристаллизационная колонка, где одновременно происходят два различных процесса разделения многократная кристаллизация и разделение в противотоке кристаллов и жидкости. Первый процесс происходит в основном по концам колонки, второй, главным образом в средней ее части. Распределение температур в колонке таково, что холодный ее конец имеет температуру ниже температуры кристаллизации наименее чистого (в данном процессе) вещества, горячий — температуру выше температуры плавления наиболее чистого вещества при коэффициенте распределения меньше единицы. Исходное вещество кристаллизуется на холодном конце колонки, более чистые ( <1) кристаллы увлекаются к горячему концу и там плавятся результатом этой одной ступени разделения является увеличение концентрации примеси на холодном конце и уменьшение ее концентрации на горячем. Многократное повторение этого процесса было бы аналогично многократной перекристаллизации. Однако помимо этого разделение вещества в колонке происходит еще и в процессе продвижения кристаллов и жидкости от места кристаллизации к месту плавления. В процессе направленной кристаллизации соприкасаются между собой кристаллы и жидкость, находящиеся в равновесии, и поэтому очистка определяется только коэффициентом распределения — термодинамическим в случае равновесного ведения процесса или эффективным — в случае отклонения его от равновесия, т. е. когда градиенты температур и концентраций отличны от нуля. Противоток двух фаз в колонке приводит к тому, что даже в идеальном процессе соприкасаются кристаллы и жидкость, не находящиеся в равновесии и различающиеся [c.184]

    При оценке числа теоретических тарелок в хроматографической колонке реальный процесс сопоставляется с описанным выше идеальным процессом разделения, который дает те же результаты. Характеристикой размывания зоны в теории теоретических тарелок является число теоретических тарелок хроматографической колонки. [c.31]

    В табл. 12. 10 на примере получения 100 г сутки из природного метана при степени извлечения Г = 10% сравниваются основные характеристики масс-диффузионного, газодиффузионного и термодиффузионного процессов. Эти данные относятся к идеальному процессу, в котором отсутствуют потери давления за счет трения, турбулентное перемешивание, потоки тепла и вещества, не связанные с разделением. [c.513]

    При идеальном процессе кривая фракционного разделения преобразуется в линию, перпендикулярную к оси крупностей и проходящую через точку, соответствующую граничной крупности разделения. [c.161]

    Полученные выше зависимости охватывают наиболее типичные случаи. Они применимы к любому методу разделения идеальной бинарной смеси, в котором использован принцип непрерывного процесса фракционирования. В случае применения обменных изотопных реакций а представляет некоторую степень константы равновесия [51, при диффузии а зависит от отношения коэффициентов диффузии обоих компонентов, при электролитическом разделении равно коэффициенту этого разделения и т. д. Эти зависимости позволяют простым путем рассчитать наиболее выгодные условия фракционирования изотопов в каждом отдельном случае. В частности, их легко распространить на электролитическое разделение изотопов водорода, ведущееся в виде непрерывного [c.297]

    Для идеального процесса т 1, е 0. Переход к двум критериям эффективности, естественно, ухудшает удобство сравнения классификаторов, но при этом заметно возрастает информативность, что особенно важно при идентификации кривых разделения (см. гл. 3). [c.23]

    При разделении идеальных смесей константы равновесия /с,,, и энтальпии потоков Яп/, и п являются функциями температур потоков на каждой тарелке, а при разделении неидеальных смесей они зависят также и от состава смеси. Коэффициенты эффективности тепло-массопередачи Емуп зависят от еще большего числа факторов, к которым относится также состав смеси, и определяются термодинамическими, кинетическими и гидродинамическими условиями проведения процесса. Указанные обстоятельства и являются причиной сильной нелинейности общей системы уравнений, затрудняющей не только аналитическое, но и численное ее решение при разделении многокомпонентных смесей. [c.26]

    При этом анализе приняты следующие допущения а) тепловые конвекционные потоки имеют прямоугольные характеристики скорости и концентрации но ширине- рабочего зазора б) сумма скоростей восходящих и нисходящих потоков остается постоянной но всей длине колонны в) общий коэффициент массонередачи между потоками нропорцнонапен разности концентраций в момент I минус равновесная разность концентраций. На основании перечисленных допущений и были построены кривые степени разделения для различных схем движения потоков. Рассмотрим такой идеальный процесс. [c.41]

    Литературные источники по вопросу ректификации с водяным паром касаются главным образом теории фазового равновесия и расчета равновесия в присутствии водяного пара. В этой области широкой известностью пользуются работы профессора А. М. Трегубова [1], С. Н. Обрядчикова [2], А. И. (Скобло [3], С. А. Багатурова [4], в которых разработаны вопросы термодинамического равновесия углеводородных систем при наличии водяного пара в паровой фазе, проанализирован идеальный процесс ректификации с водяным паром в отгонных колоннах, дана методика аналитического расчета таких колонн. Однако в указанных работах не ставились вопросы о влиянии водяного пара как инертного компонента в паровой фазе на процессы массо- и теплопереноса между паровой и жидкой фазами, которые лежат в основе процесса ректификации в целом, а также вопросы количественной н качественной оценки четкости разделения углеводородных систем с инертным компонентом. В то же время современные тенденции интенсификации перегонки нефти требуют более глубокого изучения процесса ректификации, и одним из направлений такой работы являются вопросы кинетики процесса в присутствии водяного пара. [c.84]

    Значение энергосбережения при проектировании и реконструкции ректификационных установок не нуждается в обосновании. Наибольшее влияние на экономичность процесса ректификации оказывает его правильная организация, направленная на снижение источников термодинамических потерь, выбор наиболее эффективного распределения материальных и тепловых потоков, то есть выбор схемы разделения. Известно [1], что термодинамически идеальный процесс разделения в одной колонне достигается при подводе тепла по всей высоте исчерпывающей секции колонны и отводе тепла также по всей высоте укрепляющей секции ( идеальный каскад ). При этом достигается минимальный расход энергии, хотя одновременно возрастает и число тарелок необходимь[х для реализации заданного разделения (при флегмовом числе Л=<ю число тарелок возрастает в два раза). При разделении многокомпонентной смеси (МКС) огггимальнь оказывается проведение процесса в комплексе сложньк колонн с полностью связанными тепловыми н материальными потоками. При этом тепло подводится и отводится только в 2-х точках комплекса (система имеет 1 испаритель и I дефлегматор). Комплексы характеризуются большим суммарным количеством связанных секций и чрезвычайно большим суммарным числом тарелок. Изначально заложенная связь по материальным потокам при учете гидравлических сопротивлений вызывает необходимость выделения высококипящих компонентов при более высоких давлениях чем низкокипяших, что практически неприемлемо при разделении ширококипящих смесей, в том числе и нефтяных. Затруднительно также решение вопросов управления такими комплексами. Указанные причины делают проблематичным их использование [24]. Поэтому комплексы колонн, [c.10]

    Опыт использования современных алгоритмов расчета, основанных на методе Тилле и Геддеса, показывает, что они обеспечивают устойчивое решение системы уравнений, описывающей термодинамические условия разделения идеальных многокомпонентных смесей, при минимальном числе итераций. Дополнительные затруднения в смысле сходимости расчета возникают при решении еще более сложной и нелинейной системы уравнений, описываю щей реальный процесс разделения, т. е. системы, в которой учи тьшается влияние состава смеси на константы фазового равнове сия, энтальпии и коэффициенты эффективности массопередачи Возможно, что для решения такой системы уравнений более эф фективным окажется применение метода Льюиса — Маттесона Основанием к этому, в частности, является сравнение алгоритмов расчета реального распределения концентраций компонентов в абсорбере по методам Тилле и Геддеса и Льюиса — Маттесона, оказавшееся не в пользу первого [7]. Отметим также работу [8], в которой рассмотрен алгоритм термодинамического расчета разделения многокомпонентных смесей с учетом влияния состава смеси на константы равновесия и энтальпии потоков. Алгоритм основан на методе Льюиса — Маттесона и реализуется в результате одновременного решения общей системы уравнений последовательно на каждой тарелке. [c.276]

    Анализируя коэффициенты разделения, ириведениые в табл. 13.3, нетрудно сделать вывод, что идеальным процессом для производства тяжелой воды является иротивоточный обмен воды с водородом. Уолтер с сотр. [3] опубликовали сообщения о работе укрупненной установки для обогащения дейтерия при давлении 200 ат методом обмена между водородом и водной суспензией катализатора — платинированного древесного угля. В других сообщениях, появившихся до опубликования этой работы, указывалось, что реакция обмена между водой и водородом даже в присутствии известных катализаторов протекает слишком медленно, чтобы ее можно было использовать в практических целях. Обмен между водородо.л и паром удовлетворительно катализируется платинированным древесным углем или хромоникелевым окисным катализатором. Однако эти катализаторы отравляются примесями, присутствующими в водороде, полученном любым промышленным методом, кроме электролитического. [c.354]

    Таким образом, при принятых допущениях коэффициент разделения в процессе сублимации не отличается от такового для идеальных растворов при молекулярной дистилляции и различается лищь наличием некоторого постоянного множителя для идеальных растворов в случае обычной дистилляции. [c.229]

    Программа расчета статических режимов процесса многокомпонентной ректификации с расчетом фазового равновесия по методу Вильсона, в основу которой положены ранее разработанные программы расчета процессов разделения идеальных и неидеальных смесей. Отличием данной программы является возможность задания начального приближения как расчетным путем, так и при введении его непостредственно с исходной информацией. Расчет проводится потарелочным методом по направлению от концов колонны к тарелке питания с уточнением составов по концам колонны через критерий вида  [c.70]

    Расчет жидкофазно,го равновесия в процессе экстракции связан с общей теорией растворов. Современное состояние теории растворов позволяет предсказывать свойства только некоторых ТИЛОВ растворов. В основном же свойства растворов изучаются с помощью экспериментальных методов с целью получения эмпирических зависимостей. Определение свойств растворов, необходимых для расчета равновесия, в частности, составов растворов, выполняется в форме различных корреляций коэффициентов активностей от физических свойств системы. Коэффициенты активности вводятся для хдрактеристики отклонения свойств данного реального раствора от идеального, подчиняющегося закону Рауля. Только очень разбавленные растворы приближаются по свойствам к идеальным растворам. В более концентрированных растворах наблюдаются отклонения, которые тем больше, чем выше концентрация. Причины отклонений от законов идеальных растворов хорошо понятны только для одной группы соединений — сильных электролитов. Теория сильных электролитов позволяет вычислить активность из основных свойств ионов. Для остальных соединений активности определяются эмпирически путем измерения давления пара или осмотического давления растворов. Необходимо отметить, что изменение распределения извлекаемого вещества (веществ) при установлении общего равновесия в жидкофазной системе вызывается изменением коэффициентов активности экстрагирующего соединения или соединений в обеих фазах. Существенное изменение коэффициентов активности, однако, может быть вызвано и. химическим взаимодействием компонентов. Весьма часто системы, которые необходимо разделять, представляют собой либо соли, либо основания, а сам процесс разделения является процессом хемосорбции, протекающим в диффузионной области. Таким образом, при расчете равновесия в двухфазной системе жидкость — жидкость необходимо [c.149]

    Для расчетов, связанных с идеальными процессами разделения, а также технико-экономических расчетов (см. гл. УП) необходимо располагать значениями эксергии продуктов разделения при различных параметрах, а не только в нулевом состоянии. Это объясняется тем, что на воздухоразделительных установках получают продукты, отличающиеся не только составом, но и давлением и агрегатным состоянием (как газообразные, так и жидкие). Однако их можно сгруппировать в несколько основных продуктов, эксергетические характеристики каждого из которых в нужных пределах могут быть представлены на графиках типа диа-грамлы g—е. Таких продуктов всего пять. [c.57]


Смотреть страницы где упоминается термин Разделение идеальный процесс: [c.229]    [c.132]    [c.193]    [c.72]    [c.18]    [c.487]    [c.298]    [c.542]    [c.24]   
Техника низких температур (1962) -- [ c.91 , c.92 ]




ПОИСК





Смотрите так же термины и статьи:

Идеальные процессы разделения тазовых смесей



© 2024 chem21.info Реклама на сайте