Разделение работа идеальная

Минимальная работа полного разделения смеси идеальных газО В пропорциональна энтропии смешения [c.231]

Рис. 7.3. Минимальная работа разделения бинарной идеальной газовой смеси

Согласно работе Куна [59 ] эффективность элементарного акта разделения подобной идеальной системы изотопов, имеющая место при однократном частичном испарении жидкой смеси, определяется соотношением [c.226]

Минимальная работа разделения смеси идеальных газов равна [c.15]

Разделение газовой смеси на составляющие ее компоненты связано с уменьшением энтропии изолированной системы. Минимальное значение работы W) разделения соответствует идеальному равновесному обратимому процессу, когда уменьшение энтропии системы равно увеличению энтропии окружающей среды [c.6]

В реальных условиях работы сепараторов точное разделение частиц по заданному размеру невозможно, так как невозможно обеспечить идеально стабильный режим их раС оты. Скорость движения частиц непрерывно колеблется из-за изменения концентрации частиц, их размеров и пр. Вследствие этого мелкий класс (фракция) загрязняется крупными частицами, а крупный — мелкими. [c.222]

При организации многоступенчатого (каскадного) процесса разделения бинарной омеси наибольший практический интерес представляет так называемый идеальный каскад [8, 10—1 2], в котором на входе в любую промежуточную ступень все потоки имеют один и тот же состав. Иными словами, идеальным является каскад, в котором отсутствуют термодинамические потери на межступенчатое смешение и, следовательно, работа по разделению компонентов смеси минимальна. [c.203]

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 идеальную модель разделения газовой смеси и определим величину минимальной работы. Схема такого обратимого устройства для полного разделения газовой смеси из к компонентов показана на рис. 7.1. Принцип разделения осно- [c.229]

Рассмотрим процессы в идеальном разделительном устройстве. Исходная газовая смесь компонентов с параметрами Т и Р поступает в разделительную камеру достаточно большой емкости — это условие позволит считать параметры смеси неизменными в процессе разделения, а саму газовую смесь в камере рассматривать как внешнюю среду. Проницание компонентов через идеальные полупроницаемые мембраны не требует, согласно второму свойству, затрат работы, чистый компонент за мембраной находится в состоянии равновесия с газовой смесью, т. е. характеризуется значениями мембранных молярных величин р , Т = Т, Soi(T, р, ), Яог(7 , р, ) и Pi )- [c.231]

Последнее уравнение трактует минимальную работу полного разделения как разность изобарно-изотермических потенциалов смеси и продуктов разделения. Эта величина отрицательна,что соответствует затратам работы извне. Уравнения (7.7) —(7.9) для практических расчетов целесообразно преобразовать, используя известные соотношения для изменения энтропии в изотермическом процессе и уравнения для химического потенциала (2.2) и (3.2). Тогда получим для смеси идеальных газов [c.232]

ВВОД исходной смеси — выход продуктов разделения (фракций) 3 — камера исход-ной смеси —камеры продуктов разделения 5 — изотермический идеальный компрессор б—идеальные полупроницаемые мембраны, выделяющие из исходной смесн чистые компоненты 7 — идеальные полупроницаемые мембраны для обратимого смешения чистых компонентов н образования фракций Q . — соответственно теплота н внешняя работа обратимого процесса сжатия 1-го компонента И — минимальная работа извлечения /-Й фракции п, Пу, —число молей соответственно исходной с.меси, /-й фракции и -го компонента в /-й фракции [c.233]

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]

Рнс. 7.5. Эксергия экстракции бинарной идеальной газовой смеси состояние. Та, Ра, Хо—начало отсчета эксергии экстракции ординаты точек Ао, Во. Л, В — эксергии экстракции чистых компонентов п фракций А п В ординаты точек Со, С пропорциональны минимальной работ Л разделения исходной смеси на чистые продукты и фракции А н В [c.238]

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]

Термодинамическое совершенство реального технологического процесса разделения можно оценить, сравнивая затраты работы в идеальном и реальном разделительном устройствах [c.239]

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]

Определив число теоретических ступеней разделения, обычно обнаруживают, что это число меньше числа реальных тарелок. Следовательно, реальная тарелка работает не идеально, и поэтому работу тарелки оценивают по отношению найденного числа теоретических ступеней разделения к числу реальных тарелок. Это отношение называют средним относительным обогащением или средним коэффициентом полезного действия тарелки (по Киршбауму) [103] [c.136]

Если высота, эквивалентная теоретической ступени разделения, совпадает с расстоянием между соседними реальными тарелками колонны, то это свидетельствует об идеальной работе реальной тарелки. В насадочной колонне высота теоретической ступени разделения соответствует ВЭТС. [c.136]

Определенная по этим формулам минимально необходимая работа разделения воздуха с получением чистого кислорода х = 1 и — 0) составляет всего 0,248 МДж на 1 м Оз, в то время как на лучших установках разделения воздуха методом глубокого охлаждения расход энергии составляет 1,8 МДж на 1 м 0 . К. и. д. разделения воздуха методом глубокого холода, таким образом, равен всего 14—20%. Таков же порядок к. и. д. разделения нефтезаводских газов с выделением водорода методом глубокого холода. Выполнение идеального цикла выделения водорода от сопутствующих газов требует технически трудно реализуемых режимных условий. Потери связаны с реальными возможностями технических устройств. [c.46]

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]

Минимальная работа, необходимая для обратимого изотермического разделения 1 моль бинарного идеального раствора на чистые компоненты (считая пары идеальными газами и пренебрегая объемом жидкости), выражается уравнением [c.78]

Высокая теоретическая эффективность процесса ректификации (полное разделение, большие выходы, благоприятный тепловой баланс) на практике ниже за счет многочисленных необратимых явлений. При расчете обычно прибегают к ряду упрощающих допущений (равновесие между жидкостью и паром на каждом уровне, однородность жидкости ио составу на каждой тарелке, для разделения требуется минимальная работа, жидкость представляет идеальный раствор и т. д.). [c.295]

Если высота, эквивалентная теоретической тарелке, тождественна расстоянию между соседними реальными тарелками, то это свидетельствует об идеальной работе реальной тарелки. В насадочной колонке высота ступени разделения соответствует высоте, эквивалентной теоретической тарелке (ВЭТТ). [c.159]

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 в обще.м виде минимальной работы разделения рассмотрим многокомпонентную смесь, имеющую объем Уем. Ее состояние характеризуется термодинамическими параметрами рпи Том, 5см, см, 6см. Примем тзкже вначале, что смесь и ее компоненты—идеальные газы. Каждый нз компонентов находится под своим [c.229]

Итак, минимальную работу разделения идеальной газовой смеси. можно записать тремя формулами для идеальных газов [c.231]

Затрата работы в реальной системе криогенного обеспечения во всех случаях больше, чем в идеальной, на размер потерь Прежде всего это потери 21)1 в криогенном процессе, характерные для всех криогенных систем. Такую же природу имеют и потери 2/)2, связанные с регенеративным теплообменом между охлаждаемой смесью О, поступающей в разделительный аппарат, и нагреваемыми продуктами разделения (в теплообменниках Т и Т на рис. 8.32). [c.240]

Поскольку в рассматриваемых процессах принимается, что используются оба продукта Я и О, сравнение ведется с идеальной работой разделения, равной сумме их эксергий. [c.241]

Анализ изменения внутренних материалбных потоков колонны показывает заметное уменьшение нагрузок на тарелках колонны. Очевидно, улучшение технологических показателей процесса в данном случае достигается не только вследствие рационального использования холода исходного сырья, но и за счет приближения режима работы колонны к условиям разделения в идеальном противоточном каскаде. [c.58]

Степень термодинамической обратимости процесса разделения определяется сравнением энергозатрат любого реального цикла разделения с идеальной работой разделения , под которой понимается разность между значениями полезной работы, произведенной в термодинамически совершенном двигателе энергией, введенной с исходным газом и отведв шой с продуктами разделения. [c.50]

Для иллюстрации рассмотрим изомеризацию индивидуального углеводорода (а1= 1) при идеальном разделении продуктов изомеризации (ар = ап=1, ап1=0). В этом случае Gpl/G = = (1— )/Р, и при конверсии выше 50% (р 0,5) соотношение Gpl/GI не будет больше 1. Ясно, что 50%-ной степени конверсии отвечает GpI/GI = l, и поток в блоки изомеризации и разделения (GI+Gpl) будет вдвое больше потока свежего сырья. Если в той же ситуации блок разделения работает не идеально, а выделяет рециркулят с 90% изомеризуемого углеводорода (ап = [c.194]

Численное 31нач0вие работы идеального изотермического разделения газов определяется следующим уравнением [c.236]

В рассматриваемой модели системы только ее граница на участке 1тп работает по разделению реакционной смеси. В самой же системе профиль концентраций произвольный для определенности можно ограничиться наиболее простым случаем — реактором идеального смешения. Тогда реакционная среда во всей системе однородна, градиент концентраций отсутствует. Для большинства еальных совмещенных процессов такой профиль концентраций не наблюдается. [c.189]

На реальных тарелках практически никогда не достигается к. п. д. 100%, что возможно для идеальных тарелок обычно к. п. д. составляет 50—90% . Это вызвано, во-первых, тем, что перемешивание пара и жидкости в большинстве случаев не является совершенным, и, во-вторых, тем, что пар, особенно при больших скоростях, увлекает брызги жидкости на вышележащую тарелку. Кроме того, колонны, как правило, работают не с бесконечным флегмовым числом, а с конечным, так как целью любой ректификации является получение дистиллята. Как показал Аншюц [133], коэффициент полезного действия тарелок может быть учтен при графическом построении теоретических ступеней разделения по методу Мак-Кэба и Тиле. [c.97]

Приведенными выше методами, очевидно, не исчерпывается все многообразие расчетных способов определения числа теоретических ступеней разделения. Пол [157 опубликовал относительно простые методы расчета числа теоретических ступеней разделения для периодической и непрерывной ректификации идеальных смесей при бесконечном и конечном флегмовом числе. Кроме того, следует сослаться на работу Штаге и Джуильфа [71 ], в которой, как и в книге Роуза с сотр. [153], приведены другие точные и приближенные методы расчета. Цуидервег [158] предполагает метод, учитывающий общую удерживающую способность колонны (см. разд. 4.10.5) и размер промежуточной фракции в условиях периодической разгонки. [c.117]

Хаузену [173] удалось решить дифференциальное уравнение для идеальной трехкомпонентной смеси, а Вирн и Тийссен [174] разработали графический метод определения числа теоретических ступеней, основанный на приближенном представлении многокомпонентных смесей в виде бинарных. На эту возможность указал еще ранее Львов [1751, который в своей теоретической работе рассматривал процесс ректификации любой многокомпонентной смеси как процесс разделения, состоящий из совокупности параллельно [c.131]

Если все компоненты яиляются яераспределяющимися (идеальное разделение) или имеется только один распределяющийся компонент, решение этой частной задачи получается при одновременном решении каждой из двух пар уравнений, выведенных ниже. Эти уравнения получаются при адиабатических услоииях работы всех тарелок между соответствующими. зонами постоянных концентраций и верхом или низом колонны. С целью упрощения рассматривается случай, когда отсутствуют однофазные легкие или тяжелые компоненты. Поскольку в зоне постоянной концентрации пар и жидкость в любом сечении колонны находятся в равновесии, то из уравнения (XI,4) следует, что [c.258]

Хаузену [136] удалось решить дифференциальное уравнение для случая идеальной тронной смеси Вик и Тийссен [137] разработали приближенный графический метод, рассматривающий многокомпонентные смеси как двойные смеси. На эту возможность указывал еще ранее Львов [138], который в фундаментальной теоретической работе рассматривал процесс ректификации любой многокомпонентной смеси как состоящий из отдельных параллельно протекающих процессов разделения двойных смесей. Важно, следовательно, выбрать такую двойную смесь, которая со стояла бы из наиболее трудно разделяемых ключевых компонентов (т. е. имела бы минимальное значение а), и в основу расчета положить кривую равновесия для зтой смеси. Для лабораторной практики этот способ рассуждения является самым рациональ ным для идеальных смесей, тем более что приближенные расчеты мон но подвергнуть проверке путем сравнительно простой опытной разгонки. [c.153]

Гидродинамическая структура жидкостного потока в колонном биореакторе может соответствовать идеальному перемешиванию при наличии контура циркуляции, или приближаться к идеальному вытеснению при прямоточном взаимодействии барботируемого газа и питательной среды, что позволяет применять эти аппараты для широкого класса процессов культивирования аэробных микроорганизмов [20]. Необходимая величина скорости сорбции кислорода, с учетом потребления кислорода микроорганизмами, достигается в основном расходом газовой фазы и относительной скоростью движения газового и жидкостного потоков. В работах [5, 12, 20] рассмотрены примеры использования секционированных колонных бнореакторов в процессах микробиологического синтеза. В многоступенчатом колонном биореакторе, состоящем из секций, разделенных перфорированными тарелками, подача субстрата осуществляется на нижнюю тарелку, а вывод суспензии микроорганизмов — сверху. Дополнительно к турбулизацин жидкости барботируемым газом в ряде аппаратов применяется механическое пере.мешнванпе за счет лопастных мешалок, находящихся в каждой секции колонны и помещенных на центральной оси. Движение жидкости и газа в ферментере обычно противоточное. За счет дополнительного механического перемешивания каждая секция колонны работает как ячейка полного смешения. [c.206]

Парциальное давление каждого компонента равно общему давлению, умноженному на мольную долю Л/ i компонента в смеси. Чтобы П1)лучить чистые компоненты при ргм И 7 см, необходимо изотермиче-ски повысить давление каждого из компонентов с pi до рсм при одно-втеиенг.ом ухменьшении объема с 1 ,=Усм до парциального =-NiVr,yr. Определим для этих условий затрату работы и изменение параметров i, S, е в идеальной модели процесса разделения. [c.229]

Таким образом, минимальная (или идеальная) работа полного разделения идеальной газовой смеси равна суммарной работе изотермического сжатия всех ее компс неи-тов от парциального давления ло давления смеси. [c.230]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология