Тарелка реальная и идеальная

При теоретической тарелке достигается идеальный контакт и пары, поднимающиеся с тарелки, находятся в равновесии с жидкостью, стекающей с данной тарелки. В реальной тарелке паровая и жидкая фазы не достигают состояния равновесия вследствие несовершенства контакта. [c.81]

Коэффициент полезного действия реальной тарелки определяется как отношение разрыва между составами паровых фаз, поднимающихся со смежных тарелок колонны, к тому разрыву, который имел бы место, если бы рассматриваемая г-я тарелка была идеальной [c.357]

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]

Тарельчатая колонна представляет собой трубу, в которой помещен ряд расположенных на равном расстоянии друг от друга горизонтальных тарелок или днищ. Флегма скапливается на каждой из тарелок до тех пор, пока не достигает определенного уровня, после чего стекает на следующую более низкую тарелку по сливным трубкам. Слой флегмы, находящийся на этой нижележащей тарелке и на каждой из последовательно нижележащих тарелок, закрывает нижний конец сливной трубы и тем самым не дает возможности пару проходить сквозь трубу. Сливная труба от первой или самой низкой тарелки также снабжена жидкостным затвором. Взаимодействие между паром и жидкостью проходит в момент прохождения пара через слой флегмы, собранной на тарелке. Из этого можно видеть, что процесс ректификации в тарельчатой колонне состоит из ряда отдельных ступеней. Если бы взаимодействие пара и жидкости на тарелке было идеальным, то каждая реальная тарелка была бы эквивалентна одной теоретической тарелке. Однако пар и жидкость, покидающие тарелку, обычно не находятся в равновесии, так что в действительности реальная тарелка эквивалентна лишь примерно 0,50—0,75 теоретической тарелки, или каждая реальная тарелка имеет эффективность 50—75%. [c.189]

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]

Эффективность отдельной реальной тарелки можно определить как отношение действительного изменения концентрации паров, проходящих через тарелку, к тому изменению, которое имело бы место, если тарелка была бы идеальной и пары достигали равновесия с флегмой, стекающей с тарелки. [c.209]

При расчете массообменных процессов переход от теоретических тарелок к реальным вызывает определенные затруднения, которые преодолеваются привлечением понятия коэффициента полезного действия тарелок. Коэффициент полезного действия теоретической тарелки равен единице, поскольку это идеальная тарелка. К. п. д. реальных тарелок меньше единицы, поэтому число реальных тарелок всегда больше числа теоретических тарелок, рассчитанного описанным способом. [c.78]

Ректификационную тарелку, на которой устанавливается равновесие между жидкой и паровой фазами, именуют теоретической или идеальной. В колоннах с реальными тарелками достичь равновесного состояния между паровой и жидкой фазами на каждой тарелке невозможно. [c.213]

Высота ректификационной колонны определяется числом тарелок и расстоянием между ними. Наиболее строго число теоретических (идеальных) тарелок Л т в ректификационной колонне можно рассчитать от тарелки к тарелке. Число реальных тарелок составляет [c.81]

Фундаментальные закономерности позволяют проектировать технологический процесс с позиции идеализации происходящих явлений. Например, парожидкостное равновесие идеальной смеси устанавливается строгими термодинамическими соотношениями, не представляет затруднений и оценка массопередачи с позиций теоретической тарелки. Однако при таком подхо де не учитывается неидеальность парожидкостного равновесия, наличие продольного перемешивания, застойных зон. Процесс существует реально, и переход от идеальности обычно осуществляется с помощью эмпирических и полуэмпирических зависимостей, полученных на реальных аппаратах. Естественно, эти вопросы должны приниматься во внимание при постановке задачи моделирования. [c.15]

Для теоретической тарелки принимается, что время пребывания или, что то же самое, время контакта фаз достаточно велико по сравнению со временем, требуемым для достижения равновесия. При этом фазы перемешиваются идеально, а время пребывания элементов потока одинаковое. В реальных условиях неравномерность распределения элементов потока по времени пребывания обусловлена в первую очередь неравномерностью профиля скоростей турбулизацией потоков различием скоростей переноса отдельных компонентов градиентами температуры и давления. Поэтому при заданных конструктивных характеристиках аппарата время контакта фаз, определяемое гидродинамической структурой потоков, может оказаться недостаточным для того, чтобы привести потоки в равновесие. В связи с указанным время пребывания жидкости на тарелке является важнейшим параметром для характеристики завершенности процесса массопереноса и в общем случае в сложной функциональной зависимости от гидродинамики потоков, физико-химических свойств разделяемой смеси. Ясно, что при отклонении гидродинамических условий от идеальных обеспечение максимально возможного приближения к равновесному состоянию приводит к существенным дополнительным капитальным и эксплуатационным затратам. [c.86]

Так как сравнительный анализ эффективности прямотока вышеупомянутыми авторами был проведен для идеальных условий массообмена (идеальное вытеснение по пару и жидкости), которое невозможно реализовать в реальных промышленных условиях, особенно для барботажных аппаратов, снабженных тарелками с переливом, то, очевидно, по этой причине исследования по конструированию аппаратов с прямотоком с 1936 г. прекратились. [c.186]

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]

В идеальном случае периодическая простая перегонка соответствует одной теоретической тарелке, а в реальных условиях - [c.146]

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]

В идеальной тарельчатой колонне прн работе в условиях пол гого орошения, т. е, при полном возврате конденсата, образующегося нз пара, иа каждой тарелке н по всей колонне устанавливается полное равновесие между паром и жидкостью, что никогда пе имеет места в реальной колонне. [c.108]

Ряд особенностей расчета колонн для азеотронной перегонки вызывается тем, что приходится иметь дело с фазовыми равновесиями жидкость — пар в реальных системах, сильно отклоняющихся от идеальной. Число теоретических тарелок, необходимых для разделения данной системы, наиболее целесообразно определять расчетом по тарелкам. Уравнения и зависимости, выведенные для этого определения, в данном случае неприменимы вследствие весьма значительных различий относительной летучести. В литературе описан алгебраический метод [34] расчета минимальной кратности орошения для азеотропной системы. Другой метод вычисления минимальной кратности орошения при азеотропной перегонке основывается [31] на расчете по тарелкам в секции питания колонны. Для этого используют уравнения, определяющие равновесие жидкость — пар для тройной азеотропной системы, путем построения зависимости между относительными летучестями трех пар компонентов п отношением концентраций этих компонентов в жидкой фазе. [c.130]

В реальных условиях работы порщневого насоса в самом начале стадии нагнетания (поршень только пошел влево, см. рис. 3.3) всасывающий клапан закрывается не мгновенно (ввиду конечной скорости движения тарелки клапана), и часть уже попавшей в цилиндр жидкости возвращается из него во всасывающий трубопровод. Аналогично, в момент начала всасывания нагнетательный клапан закрывается также не мгновенно, а с некоторой конечной скоростью. Поэтому всасывание некоторого количества жидкости под поршень цилиндра происходит не из всасывающего, а из нагнетательного трубопровода. Такая (с запаздыванием) работа клапанов приводит к уменьшению реальной производительности насоса простого действия по сравнению с идеальной [c.280]

В основе расчета тарельчатых колонн лен ит концепция теоретической тарелки . Этот метод основывается на предположении, что на теоретически идеальной тарелке газ и жидкость находятся в состоянии равновесия. Хотя это предположение и не вполне точно для любой из реально осуществленных тарелок (на которой значительная часть газа даже не вступает в контакт с уходящей жидкостью), оно значительно упрощает расчеты отклонение работы реальных тарелок от идеальных условий можно удобно учитывать, введя понятие коэффициента полезного действия тарелки . [c.13]

Из понятия теоретическая тарелка следуе , что в тарельчатой колонне жидкость на любой тарелке будет давать в идеальных условиях пар, состав которого будет отличаться от состава жидкости на величину, равную соответствующей величине на диаграмме равновесия состав пара—состав жидкости, И Что этот пар будет конденсироваться на следующей верхней тарелке, образуя жидкость. Таким образом, разница в составах жидкости на данной тарелке и на следующей будет соответствовать разнице, наблюдаемой на диаграмме равновесия. В действительности при работе реальной колонны разность составов бывает меньше теоретической поэтому применяют коэффициент полезного действия тарелки, которая представляет собой отношение [c.11]

Полученная величина чтт соответствует числу тарелок идеальной тарельчатой колонки, у которой при полном возврате флегмы на каждой тарелке обе фазы — паровая и жидкая — имеют равновесный состав, определяемый кривой равновесия. Такая идеальная колонка дала бы ту же степень обогащения паров, что и испытуемая реальная колонка. [c.16]

Наиболее точным методом расчета процессов ректификации, одинаково применимым как для идеальных, так и для реальных систем, является известный метод расчета от тарелки к тарелке . Поскольку расчет основан на методе последовательных приближений, объем вычислений весьма велик и резко возрастает с увеличением числа компонентов. К тому же для точного расчета требуется большое количество экспериментальных данных. Поэтому еще совсем недавно, когда в инженерной практике использовали лишь простейшие средства вычислительной техники, метод от тарелки к тарелке отпугивал своей трудоемкостью. В связи с этим усилия многих ученых, работающих в области техники разделения жидких смесей, были направлены на разработку упрощенных методов расчета процессов ректификации многокомпонентных смесей. Естественно, всякие упрощения достигаются ценой замены истинных закономерностей процесса приближенными схемами. Этот путь позволяет получить результат более просто и на основе использования неполных экспериментальных данных, но зато с меньшей точностью. [c.279]

Уравнения (VIII. 62) и (VIII. 64) получены на основании экспериментальных данных с учетом предположения, что перемешивание жидкости на тарелке является идеальным. Уравнение (VIII. 63) учитывает реальное изменение концентрации жидкости вдоль тарелки. [c.270]

Более надежные результаты дает расчет по уравнениям, используемым в пунктах 1 и 2 остальные уравнения применимы лишь при небольшой высоте жидкости на тарелке. Расхождения между величинами, полученными в пунктах I и 2, объясняются принятым способом выражения средней движущей силы при обработке экспериментальных данных. Как было указано ранее, при выводе уравнений (VIII. 62) и (VIII. 64) принималось, что на тарелке происходит идеальное перемешивание жидкости, в то время как уравнение (VIII. 63) получено с учетом реального поля концентраций на тарелке. Это и привело к получению различных значений коэффициентов. [c.298]

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]

Основное условие теоретической ступени контакта - равенство химических потенциалов компонентов в фазах, равенство их температур и давггений, что практически невозможно достичь в реальных условиях, и каждая такая ступень работает с отклонением от идеальной. Степень такого отклонения обычно оценивают отношением изменения концентрации на реальной и теоретической ступенях контакта и называют эффективностью реальной ступени контакта или тарепки (иногда - коэффициентом полезного действия - к. п. д. тарелки). [c.146]

Число тарелок, необходимых для разделения данной смеси, определяют графически или аналитически. Для графического определения необходимо иметь кривую равновесия фаз и кривые концентраций для верхней и нижней частей колонны. Методика определения числа идеальных контактов, или числа так называемых теоретических тарелок, дана в литературе по расчету массообменных процессов. Под теоретической тарелкой понимают такую, на которой массообменивающиеся фазы приходят к полному равновесию. Это допущение условно. Практически даже на тарелках самой совершенной конструкции невозможно достигнуть полного равновесия фаз, поэтому число реальных тарелок всегда больше числа теоретических [c.128]

В ректификационной колонне необходимо, чтобы жидкость, стекающая с вышележащей тарелки, не находилась в равновесии, не имела одинаковую температуру с нарами, поднимающимися с ггижележащей тарелки. Толыго в этом случае в результате контакта таких паров и жидкости пары частично охладятся, сконденсируются и обогатятся низкокипянщм комнонентом, а жидкость частично нагреется, испарится и обогатится высококипящим компонентом. В ректификационной колонне находиться в равновесии и иметь одинаковую температуру могут пары, поднимающиеся с дайной тарелки, и жидкость, стекающая с этой же тарелки. Тарелку колонны, на которой в результате контакта наров и жидкости устанавливается равновесие, принято называть теоретической или идеальной. У реальных тарелок равновесного состояния паров и жидкости обычно достигнуть не удается. [c.241]

Из обсуждения в разд. 1.3.2 и 1.4.2 следует, что в препаративной хроматографии используют два типа эффективности собственную эффективность колонки, которая определяется динамическими и гидродинамическими свойствами упакованного слоя, конструкцией аппаратуры, свойствами материала насадки и т. д., разделительную эффективность, которая существенно зависит от природы и количества образца и физико-химических характеристик разделительной системы. Число тарелок N используется как мера любого типа эффективности, но первая эффективность обычно определяется при идеальных, а последняя — при реальных условиях. Как отмечено выше, собственная эффективность колонки измеряется при малых нагрузках в условиях, когда изотерма адсорбции или распределения линейна (ср. разд. 1.4.4). Каждая колонка, используемая в препаративной хроматографии, должна иметь собственную эффективность, измеренную в аналитических условиях (малые нагрузки), как можно большую для данной комбинации конструкции колонки и материала насадки. Эмпирически установлено, что длина, или высота, тарелки к в эффективной колонке приблизительно равна удвоенному диаметру частиц ((/р), которыми упакована колонка. Таким образом, колонка длиной 30 см, заполненная насадкой с размером частиц 10 мкм, должна содержать примерно 15 тысяч тарелок в идеальных условиях (/1 2 р = 2-10мкм = = 20 мкм или 0,002 см 30 см//г= 15000). Частицы размером 100 мкм в той же самой колонке должны давать 1500 тарелок (30 см/(2-0,01) = 1500). Многочисленные факторы, приводящие к уменьшению этой величины для идеальной колонки, показанные на рис. 1.6, рассматриваются в работах [39—47, 50—59] и не будут здесь анализироваться подробно. [c.36]

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]

Перейдем к вопросу об определении возможных составов дистиллятов в реальных системах в случае идеальной периодической ректификации. Поскольку ректификация, например, на тарельчатых аппаратах технологически оформляет многократные фазовые превращения жидкость — пар, то для решения указанного вопроса целесообразно использовать диаграммы с-линий или качественно эквивалентные им диаграммы дистилляционных линий. Возможность подобного подхода связана с тем, что при достаточно больших флегмовых числах, согласно обычному рассмотрению уравнений рабочих линий [113], изменение состава жидкости от тарелки к тарелке должно происходить вдоль линии сопряженных нод, т. е. вдоль с-линии. Таким образом, если построить хотя бы качественную диаграмму с-линий, то по ней можно определить составы дистиллята для того или иного состава куба, находя на диаграмме точку, к которой с ростом кратности отображения примыкает с-линия, проходящая через точку состава кубовой жидкости. [c.170]

В случае перехода к аппарату с конечным числом тарелок в реальной колонне необходимо иметь флегмовое орошение больше минимального. Поскольку при увеличении концентрации целевого компонента (или фракции) уменьшается потребное орошение, оптимальное распределение флегмовых потоков переменно по высоте колонны. Из теории идеальных каскадов для бинарных смесей известно, что минимальному суммарному орошению соответствует такой режим процесса, при котором соблюдается равенство составов, поступающих на любую произвольную тарелку, т. е. Х/ 1 = г/ з Ху=г// 2 и т. д. [c.161]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология