Понятие теоретической (равновесной) тарелки

ПОНЯТИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ (РАВНОВЕСНОЙ) ТАРЕЛКИ [c.128]

Реальная контактная ступень, для которой покидающие ее паровой и жидкий потоки находятся в равновесии, имела бы с этой точки зрения 100%-ную эффективность. Данное условие предполагает идеальное перемешивание жидкости на тарелке, обеспечивающее установление но всей ее поверхности некоторого среднего состава флегмы, равновесной поднимающемуся паровому потоку. Вместе с тем самопроизвольный процесс установления равновесия между контактирующими фазами протекает во времени, а не мгновенно, и поэтому в самом понятии теоретической ступени содержится еще и предположение о том, что обеспечивается время, необходимое для достижения равновесия. Этим идеализированным предельным условиям не отвечает практическая тарелка, работающая в реальной производственной обстановке. Во-первых, она характеризуется известным градиентом состава жидкости по всей своей поверхности и стекающая с нее флегма не имеет [c.207]

Размеры колонки (длина и внутренний диаметр) также должны быть выбраны оптимальными. Выбор размеров колонки зависит от сложности анализируемой смеси. Теоретически наилучшее разделение будет достигнуто на колонках большой длины и малого диаметра. Для оценки эффективности колонки используют понятие теоретической тарелки , которое взято из теории дистилляции. Согласно этой теории, вся колонка состоит из ряда равновесных зон, т. е. теоретических тарелок. Эффективность колонки выражается числом теоретических колонок или высотой, эквивалентной теоретической тарелке (ВЭТТ). Эти две величины связаны уравнением [c.51]

Наиболее простой и удобной для расчета распределения компонентов является модель, основанная на понятии теоретической тарелки. Целесообразность применения такой модели вызывается еще и тем, что на стадии выбора схем разделения конструктивные, а следовательно, и кинетические параметры могут быть еще неизвестны. Поэтому задача заключается в исследовании соответствия расчетного распределения компонентов, полученного при использовании модели теоретической тарелки , действительному. При наличии уравнений, позволяющих с высокой точностью определить равновесные и рабочие концентрации (см. гл. П, П1), отклонения теоретической линии ректификации (см. гл. П1, п. 2 и рис. 18) от действительной могут вызываться влиянием кинетических факторов процесса. [c.105]

Расчет многоступенчатых процессов жидкостной экстракции упрощается при использовании понятия о теоретической, идеальной или равновесной ступени. Для экстракционной установки (состоящей из соединенных последовательно и чередующи.хся друг с другом смесителей и отстойников или представляющей собой колонный аппарат) прежде всего рассчитывается число теоретических ступеней, требующееся для достижения заданного изменения состава фаз затем определяется число действительных ступеней аппарата с учетом к. п. д. тарелки или высоты, эквивалентной теоретической ступени (ВЭТС) [c.451]

Прп расчете массообмена в газо-жидкостных контакторах (ректификационных колоннах, абсорберах) используется понятие теоретического равновесного контакта, которое часто определяется как теоретическая тарелка . [c.128]

В разделе I теоретическая тарелка была определена как тарелка, осуществляющая идеальную простую перегонку, т. е. создающая такое различие между составом жидкой смеси и составом ее пара, которое следует из кривой равновесия. Там же было приведено общее описание вывода этого понятия с помощью кривых температура кипения—состав и указано на возможность сравнения эффективности колонн по числу теоретических тарелок. Теоретической тарелкой тарельчатой колонны называют такую..тарелку, на которой пар и жидкость, покидающие тарелку, могут достичь равновесного состава. Таким образом, каждая тарелка как бы осуществляет теоретически идеальную простую перегонку. На реальных тарелках разделение смеси бывает несколько меньшим, чем для теоретической тарелки, что объясняется недостаточным перемешиванием, тенденцией к пенообразованию, уносом капель и конструктивными особенностями колонн различного диаметра. Было предложено большое число всевозможных типов тарелок, которые сильно различаются по коэффициенту полезного действия. Последний выражает отношение реально наблюдаемого разделения к теоретическому и может быть выражен двумя способами. [c.28]

В заключение раздела об основах массообменных процессов полезно обратить внимание на то обстоятельство, что понятия о ступени изменения концентрации (теоретической тарелке) и об эффективности работы реальной тарелки (КПД по Мерфи) базируются на предположении о полном перемешивании обеих фаз или хотя бы одной только жидкой фазы. Именно при выполнении такого условия графическая интерпретация понятия теоретической тарелки соответствует прямоугольной ступеньке между рабочей линией процесса и равновесной кривой, а значение эффективности реальной тарелки не может превысить единицу. [c.385]

В ректификационной колпачковой колонне на специальных ступенях контакта, называемых тарелками, осуществляется интенсивное взаимодействие между восходящим по колонне паровым и нисходящим жидким потоками. Чтобы эти потоки могли обмениваться веществом и энергией, они должны быть неравновесны друг другу. Назначение каждой контактной ступени состоит в создании условий, способствующих максимальному приближению соприкасающихся паровых и жидких фаз к состоянию равновесия. В главе И (параграф 2.1) было введено понятие теоретической тарелки, отвечающей предельному случаю работы контактной ступени, когда энергообмен между соприкасающимися нарами и жидкостью приводит к выравниванию их температур, обмен веществом устанавливает равновесные значения составов фаз и процесс их взаимодействия прекращается, так как парожидкая система приходит в состояние равновесия. Пары и жидкость отделяются друг от друга, и процесс продолжается дальше путем нового контактирования этих фаз на другой уже ступени с другими жидкими и паровыми потоками. [c.134]

Чтобы установить эталон для оценки работы тарелок колонны, вводится понятие об идеальной контактной ступени или теоретической тарелке, характеризующейся тем, что в ходе массообмена взаимодействующие потоки достигают равновесного состояния. [c.122]

При расчетах массообменных аппаратов используют также понятие о теоретической ступени контакта (теоретической тарелке), под которой понимают такое контактное устройство, которое обеспечивает получение равновесных потоков фаз, покидающих контактную зону. Схема такой ступени представлена на рис. ХП-6. [c.227]

С понятием рабочих линий и идеального контакта фаз связана концепция теоретической ступени (иногда говорят теоретической тарелки). Под теоретической ступенью понимается контактное устройство, из которого потоки фаз уходят с равновесными концентрациями. В случае прямотока, а также ИП одной или обеих фаз это означает бесконечно интенсивный кон- [c.796]

Итак, каждому определенному значению съема тепла в конденсаторе укрепляющей колонны отвечает вполне определен-,ная концентрация х,, жидкой фазы (и уо равновесной ей паровой фазы), которая теоретически может быть достигнута внизу колонны лишь при бесконечном числе ее тарелок, иначе говоря, состав Хо по существу в данных условиях съема тепла теоретически недостижим. Однако, как будет показано ниже, с вполне конечным числом тарелок удается как угодно близко подойти к этому составу, иначе говоря, практически достичь его, не увеличивая расхода тепла в парциальном конденсаторе против минимального значения, отвечающего данному составу. Перейти же за предел этого граничного состава невозможно даже при бесконечном числе тарелок укрепляющей колонны. Эти важные замечания дают возможность более глубоко и точно описать сущность понятий минимального тепла конденсатора и минимальной флегмы укрепляющей колонны. Выясняется также, что. каждому определенному составу сырьевых паров, подаваемых под нижнюю тарелку колонны, при заданной степени чистоты верхнего продукта отвечает единственное минимальное значение съема тепла в парциальном конденсаторе, при котором разделительная работа колонны практически еще возможна. При любом другом меньшем значении съема тепла в конденсаторе не удается получить в колонне намеченного разделения. Любому же большему значению тепла парциального конденсатора отвечает меньшее значение граничной кон а,ентрации, так что желательный состав внизу колонны при расходе тепла, большем минимального, может быть всегда достигнут. Для этого в общем случае понадобится меньше ступеней контакта, чем при работе колонны с минимальным съемом тепла. Однако уменьшение необходимого числа тарелок происходит не пропорционально положительному градиенту djD. Необходимое число тарелок вначале падает очень резко и далее при последовательном увеличении djD достигает некоторого минимума, отвечающего бесконечно большому значению d/D. Эту важную особенность работы укрепляющей колонны необходимо рассмотреть подробно. [c.256]

При расчете необходимого для проведения массообменного процесса числа тарелок используется понятие о ступени изменения концентрации теоретической тарелке) - некотором гипотетическом участке аппарата, на котором при полном перемешивании фаз достигается равновесное соотношение концентраций в выходящих из такого участка потоках (рис. 5.15). Если выделенный на рис. 5.15, а участок между сечениями 1-1 и 2-2 (такой участок легче представить себе в виде отдельной, гипотетической тарелки) работает как ступень изменения концентрации, [c.379]

Для расчета Я через число ступеней в аппаратах со ступенчатым контактом необходимое число ступеней определяется аналитическими и графическими методами. До недавнего времени обычно пользовались методами, основанными на понятии о теоретической ступени изменения концентрации, или о теоретической тарелке. Такая ступень, или тарелка, соответствует некоторому гипотетическому участку аппарата, на котором жидкость полностью перемешивается, а концентрации удаляющихся фаз (например, жидкости и газа) являются равновесными. Методу теоретических ступеней (тарелок) присущи серьезные недостатки (см. ниже), и обоснованный переход от теоретических к действительным тарелкам затруднителен. В связи с этим разработаны более совершенные методы, позволяющие определить аналитически или графически непосредственно число действительных ступеней (тарелок) аппарата. [c.425]

Число действительных тарелок и к. п. д. тарелки. Вводя понятие о теоретической тарелке, мы сделали допущение, что жидкость на ней полностью перемешивается и в результате взаимодействия пара и жидкости на теоретической тарелке наступает фазовое равновесие, при котором состав пара соответствует составу жидкости на кривой равновесия. Практически состав пара не достигает равновесного, и поэтому для осуществления процесса перегонки в заданных условиях требуемое число действительных тарелок должно отличаться от числа теоретических. Число действительных тарелок получают делением найденного числа теоретических тарелок на коэффициент полезного действия тарелки т) [c.530]

II. Методы с применением основ теории массообменных процессов [81, 90, 91]. При расчете ионообменных реакторов по этим методам используют такие понятия равновесной теории массопереноса, как теоретическая ступень изменения концентрации , число единиц переноса . На практике эти методы сводятся, в основном, к нахождению высоты эквивалентной теоретической тарелки (ВЭТТ) или высоты единицы переноса (ВЕП). При этом влияние основных параметров процесса описывается, как правило, с помощью полуэмпирических критериальных уравнений, включающих усредненный по времени коэффициент массопереноса, а также усредненную движущую силу процесса. Необходимо также знать вид равновесной зависимости и рабочей кривой, характеризующей процесс. [c.95]

Основой излагаемого ниже технологического расчета тарельчатых колонн является термодинамический расчет процессов разделения, который выполняется на базе понятия о теоретической тарелке. Под теоретической тарелкой понимается такая ступень контакта, на которой осуществляется изменение концентраций фаз от рабочего до равновесного состояния. Термодинамический расчет позволяет определять максимальную разделяющую способность колонны, поскольку теоретическая тарелка характеризует предельное состояние массообмена при контакте фаз. [c.33]

Для количественной оценки равновесных условий массообмена по аналогии с теоретической тарелкой (или теоретической ступенью) вводят понятие единицы переноса (или единичного объема), Под единицей переноса понимают элемент высоты колонны, для которого средняя движущая сила равна разности концентраций на выходе и входе в элемент. В соответствии с этим определением интегралы в выражениях (5.6) и [c.219]

Постановка задачи о расчете и моделировании ионообменного реактора приводит к сложным математическим зависимостям, которые, как правило, являются трудноразрешимыми даже при использовании ЭВМ. Поэтому в настоящее время остается весьма актуальной задача по разработке таких инженерных методов расчета ионообменной аппаратуры, которые позволили бы получить надежные результаты при сравнительно малых затратах. Применяемые в настоящее время равновесные теории, использующие такие понятия, как теоретическая тарелка и высота единицы переноса, не отражают основных физико-химических особенностей процесса ионного обмена. В лучшем случае они демонстрируют лишь принципиальную возможность приближенного расчета ионообменных реакторов с использованием основных положений теории массообменных процессов. Между тем известно, что надежное математическое описание, анализ и расчет подобного рода процессов и аппаратов могут быть осуществлены только на основе неравновесных теорий, учитывающих кинетические закономерности процесса. [c.95]

Эффективность ректификационных аппаратов принято оценивать отношением числа теоретических тарепок, необходимого дпя получения продуктов заданной чистоты,к фактическому числу рабочих тарепок в колонне. Понятие теоретической тарелки применимо к равновесному состоянию системы. [c.139]

Процесс хроматографии с учетом нелинейной изотермы распределения и конечного объема разделяемой пробы, изложенный в работе [1], основан на понятии теоретической тарелки. Хроматографическая колонка представляется в виде последовательно сое-ди ен ных равновесных ступеней, на каждой из которых устанавливается термодинамическое равновесие между подвижной (газовой) и иеподвижной фазами. Причем концентрация сорбата во всех точках фазы в пределах одной ступени одинакова. [c.4]

Способ решения подобного рода задач будет показан в настоящей главе на двух прим°ерах. В первом случае равновесное давление поглощенного газа над жидкостью можно принять исчезающе малым даже для наиболее концентрированных растворов, поэтому ход процесса определяет выделение тепла при поглощении. Во втором случае скорость поглощения все время определяется разностью между парциальными давлениями поглощаемого вещества в газовой фазе и давлением его над растворами, причем скорость выделения тепла также значительна. Кроме того, на этих двух примерах будут показаны два существенно различных подхода к расчетам поглотительной аппаратуры. В первом случае происходит поглощение окислов азота разбавленным раствором NaGH при атмосферном давлении в колонне с насадкой, относительно которой в литера туре имеются данные для определения Kga. Во втором примере рассматривается поглощение окислов азота азотной кис.аотой при давлении в 5 атм. Этот процесс обычно ведут в колпачковых колоннах, и поэтому необходимо ввести понятие теоретической тарелки и рассматривать поглощение, как ступенчатый процесс, при котором газ и жидкость, покидающие каждую из тарелок, находятся в равновесии к моменту разделения. [c.248]

Понятие теоретической тарелки в равновесной дестилляции особенно практично тем, что оно основано на измерениях, сделанных в идеальном равновесном перегонном кубе. В случае идеальной бинарной смеси, при достаточном перемешивании и при отсутствии флегмы, а также и при малой скорости дестилляции, соотношение между составом пара и составом жидкости (дестиллируемого вещества) близко к максимуму и прямо зависит от упругости паров обоих компонентов. В результате, независимо от того, является ли смесь идеальной или нет, куб работает при условиях, обеспечивающих разделение, точно отвечающее одной теоретической тарелке. [c.193]

При расчете пленочных или насадочных колонн часто используется понятие высоты эквивалентной теоретической (идеальной) тарелки (ВЭТТ). ВЭТТ соответствует высоте участка колонны, на выходе из которого пары имеют состав, равновесный с составом покидающей этот участок флегмы. Значение ВЭТТ находится экспериментально оно зависит от типа насадки, диаметра колонны и фнзнческнх свойств [c.279]

Для количественной оценки равновесных условий массообмена по аналогии с теоретической тарелкой (или теоретической ступенью) вводят понятие единицы переноса (или единичного объема). Под единицей переноса понимают элемент высоты колонны, для которого средняя движущая сила равна раэности концентраций на выходе и входе в элемент. В соответствии с этим определением интегралы в выражениях (5.6) и (5.7), взятые в пределах единицы переноса, равны 1 [346-348]. Поэтому соответствующие интегралы по всей высоте колонны равны числу единиц переноса (сокращенно ЧЕПс и ЧЕПд) [c.219]

Число тарелок как функция числа единиц переноса массы. Теперь мы в состоянии произвести количественное сравнение этих двух понятий. Иногда ошибочно утверждают, что эти два числа одинаковы во всех случаях, как бы велико ни было число единиц пере юса массы. Соотношение между ними можно уяснить с помощью рис. 169. Между конечными составами пара у и у имеется ряд отдельных ступеней, таких, например, как у — у , широко изменяющихся по сбставу. Каждая из них соответствует теоретической тарелке. С другой стороны, единица переноса массы соответствует ступени, основанной на среднем из вертикальных отрезков —у . Ясно, что число ступеней может быть или может не быть почти одинаковым в обоих случая Б зависимости от соотношения между рабочими и равновесными линиями. Если эти две линии параллельны, ясно, что оба эти числа должны быть равны. Это будет приблизительно правильно для идеального раствора близко кипящих компонентов, поскольку в таком случае равновесная линия никогда не будет сильно отклоняться от диагонали. [c.711]