Ступенчатая колонна - по проходному сечению

Сижу читаю  - в тяжких раздумьях.
пришла странная мысль - сделать колонну по проходному сечению ступенчатой.
или несколько иносказательно, но более правильной по сути мысли - конической.

конечно не как раструб огнетушителя - а скажем с разницей по сечению у самого основания и до вершины
скажем с разницей в 10-15 %. (говорю наугад - никаких расчетов не делал).

мысль в общем проста.  при входе в колонны - энергетика и плотность пара самая высокая.
получается что стекающей флегме - наиболее тяжело покинуть колонну именно у самого основания.

сделав первую четверть колонны - более широкой по площади мы снизим скорости втречных потоков,
и резко облегчим стек флегмы.

мне кажется что в плане захлебывания - такая колонна будет гораздо устойчивее.
да и равномерноть жидкостно газовых потоков (извиняюсь за корявость) - тоже возрастет.

ведь если как то измерить скорость пара при входе в колонну и на ее вершине - разница будет существенная.
при коническом варианте - скорость стока флегмы и средняя скорость поднимающегося пара -
как мне кажется должно быть равномерным. Что принесет только пользу.

ну вроде все. пока пополз в укрытие - в ожидании критики.

Спиритуозность вверху колонны допустим 96%,
спиритуозность внизу колонны допустим 60%,
но, если у колонну идеальная теплоизоляция то поток энергии во всех точках колонны ==const (pзакон Киргофа однако),
т.е. вверху этот энерго-поток переносится спиртом, а внизу смесью спирта и воды.
Т.к. скрытая теплота парообразования воды в несколько раз больше чем спирта,
этот энерго-поток будет переносится разным количеством веществ, и в верхней части колонны скорость пара будет значительно выше чем в нижней. Таким образом, захлеб колонны имеет все основания начинаться в верхней части колонны, что коренным образом противоречит твоим утверждениям.

Соответственно, напрашивается совершенно тривиальное предложение как с этим бороться (я его не однократно предлогал, правда несколько по другому поводу) - нужно заливать в куб спирт-сырец с начальной концентрацией около 96%,
что создаст по всей колонне одинаковые условия для тепло-масоо-обмена, и значит колонна по всей длинне будет работать с максимальной разделительной способностью, что есть гуд!

Запал, не мучайся с захлебом, это не самая важная и решающая штука при ректификации.
Хотя конечно же, найти инструментально измеряемое начало ПРЕДЗАХЛЕБА очень интересно было бы. Т.е. не просто стабилизировать давление, а стабилизировать ОПТИМАЛЬНОЕ давление в кубе.

да это все попытки набить как можно меньше шишек - в темном лабиринте. 
просто опасаюсь что на переделку колонны у меня может не оказаться времени. свой дом достраиваю - все ресурсы вкладываю туда.  тут уж не до лабораторных работ будет.
продукция нужна - причем много и качественной.
иначе министр финансов (жена) - не поймет моих благих намерений.

Тем более, иди по проторенному варианту.
Я не хвастаюсь, но и не умоляю достоинств классики построения колонн. К примеру, смотри - та колонна, которую мы коллективно родили в ветке по полупромышленному изготовлению, прямо сейчас работает у меня в подвале. Уже почти 20 часов - я пробую медленный отбор, в половину мощности. Мне спешить некуда - автоматика контролирует процесс. За последние пару-тройку часов отобрано около полулитра спирта - дожимаю насухо. Спирт АБСОЛЮТНО кондиционный, при 26.5 имеет крепость 97.7%, что в пересчете на н.у. дает 96.4%.
И колонн, построенных по этому принципу, достаточное количество форумчанами эксплуатируется.
То есть, если хочешь гарантированный результат - повторяй надежно освоенное. А экспериментируя, всегда нужно быть готовым к тому, что получишь в результате негатив сплошной...

понятно. я собственно к такому же выводу и пришел.
так и буду делать - нет времени на сложные телодвижения с экспериментами.
если есть аппарат - работающий превосходно, то зачем велосипед изобретать.

просто ну очень хотелось чудо сотворить.

Успеешь еще. Сначала первую колонну сделай, да с ней поиграйся, многое поймешь.

Запал, попробуй хотя бы теоретически перевернуть конусную колонну широкой частью вверх. Уверен что найдёшь не меньше доводов в пользу такой конструкции.

сложный вопрос.

трудно искать черную кошку в темной комнате - особенно когда ее там нет. 

я колонну то - только на картинках видел.  и если я картинку переверну - что в лоб, что по лбу.

Сижу читаю  - в тяжких раздумьях.
пришла странная мысль - сделать колонну по проходному сечению ступенчатой.
или несколько иносказательно, но более правильной по сути мысли - конической.
Zapal, 20 Марта 09, 20:44

Поддерживаю Ваше мнение. При конструировании теплообменного аппарата основной задачей является рациональное использование теплообменной поверхности т.е. необходимо добиться:

1. отсутствие застойных зон.
2. достижения максимально возможного коэффициента теплопередачи, который в свою очередь на прямую зависит от скорости движения среды в аппарате.

    Учитывая, что часть пара конденсируется внизу колонны, получим уменьшение скорости движения пара в верхней части колонны. Это приведёт в свою очередь к неравномерному омыванию паром теплообменной поверхности (насадки колонны) и к снижению коэффициента теплопередачи из-за снижения скорости движения пара. Сужение колонны к верху, это один из способов добиться постоянной скорости движения пара по высоте колонны.
    В принципе данная проблема известна у конструкторов теплобменных аппаратов, но изготовление корпуса конусной колонны сложнее чем цилиндрической. Поэтому в промышленных условиях по старинке применяют цилиндрические корпуса аппаратов. В частности это относится к деаэрационным колонкам применяемых на ТЭС (по сути дела конструкция у них такая же, что и у ректификационных колонн описываемых здесь).

Сужение колонны к верху, это один из способов добиться постоянной скорости движения пара по высоте колонны.

Вот это и есть основная трудность.  я никак не могу найти информацию по динамике движения пара по колонне.
График бы какой. что бы четко видеть на сколько процентов снизилась скорость движения пара - по всей длине колонны.
тут масса нюансов. например  мне думается что разница движения спирто паровой смеси - будет отличатся от спиртовых паров. меняется массо-объемные отношения.
нужен график - взять негде. 

Здесь новации пробиваются на свет - тяжело и мучительно.

пока проект - в дальнейшей и весьма отдаленной перспективе.
дай бог бы просто типовую колонну без заморочек сделать сделать.

Посмотри тут. Есть зависимость массы флегмы и пара по длине колонны. Данные для колонны из 10 тарелок.
http://www.absintheclub.ru/...9e19b2c7e#30288

интересные процессы. много непонятного за отсутствием опыта.
мне бы что то попроще.

например имеем колонну высотой 180 см.
в горизонтальной плоскости - имеем 180 точек.
снизу заходит пар. по мере разделения на флегму и спиртовые пары - скорость потока меняется.
по вертикали на графике откладываются точки скорости потока в см\сек.

просматривая график - вычисляем изменение скорости потока в процентах.
а так как количество точек и длина трубы совпадает - мы получаем искомый результ.

вроде все просто. но ведь сверху идет возрат спирта- причем с изменяемой степенью отбора.
тут я вообще нихрена не понимаю.

я бы мог попытаться посчитать в Excel - но нет никаких точек отсчета.
может формулы какие есть - ткните носом.

книги с сайта я скачал все. формул тысячи - заблудился напрочь.
может кто в теме. подскажите ну там № страницы - автор.

На первом графике по вертикали - масса пара и флегмы в единицу времени проходящая через сечение.  Объем пара - это примерно его масса * 1000. Номер тарелки - это, примерно, высота в колонне.

пока всеравно сложно - хотя бы как минимум надо собрать типовую колонну.
может на эту тпупенчатую забью совсем - если результат и качество типовой колонны меня устроят.

На первом графике по вертикали - масса пара и флегмы в единицу времени проходящая через сечение.  Объем пара - это примерно его масса * 1000. Номер тарелки - это, примерно, высота в колонне.
Rudy, 24 Марта 09, 17:56

Извините если, что не понял. Но получается, что на графике данна сумма масс пара и масс флегмы, а как узнать конкретно какая масса пара (или какой объём при атмосферном давлении) и какая масса флегмы находится конкретно в данной точке.
Вообще то в термодинамике, применяют такое понятие как- степень сухости пара для единицы объёма (коэффициент X) равное отношению массы сухого пара к массе жидкости находящегося в паре, или же обратную этому понятию- степень влажности пара (коэффициент Y=1/X). Конечно в многофазных системах не всё так однозначно. Но вопрос остаётся один. Какой объём пара и какая масса флегмы в единицу времени проходит через данное сечение колонны (по высоте).

З.Ы. Если у Вас есть модель с хорошим приближением к реальности, то не могли бы Вы выложить эти данные.

Я тут подумал и решил, что данная задача вообще не имеет решения. Поскольку флегма на насадку сливается переохлаждённой. До какой температуры её переохладили никто не знает, причём каждый раз температура разная (сегодня у ты много открыл воды на холодильник, а завтра вообще забыл открыть  ). Это значит, что зона конденсации/испарения каждый раз будет смещаться по высоте колонны. Предугадать что либо здесь, будет сложно.

Модель есть, она, в том числе позволяет задать и охлаждение возвращаемой флегмы.
Графики нормированы на поступлении единицы массы пара (например в секунду) на вход колонны.

Именно для исследования влияния охлаждения верха колонны (правда не флегмой, а именно охлаждением верха колонны) и был проведен этот расчет.

Но есть параметр - степень охлаждения флегмы - в градусах (можно и в мощности). Я развлекался с его кручением и смотрел, что будет. Ничего особенного, эквивалентно некоторому небольшому увеличению ФЧ.

 

Всем всего доброго, чистого и крепкого.
Нужно было всего 300 гр. спирта на медицинские цели, но столкнулся с серьезными трудностями в приобретении. В итоге  около месяца с упоением читаю этот форум. Очень все основательно, познавательно и т.д. Сначала был приятно удивлен, а сейчас появился даже какой то творческий порыв, поэтому и зашел в эту тему. Но постановка задачи здесь оказалась диаметрально противоположенной моим  задумкам, и только высказывание Селянина вдохновило меня на попытку оживить дискуссию.
Мысль следующая: конус широкой частью вверх.
В классическом варианте флегма, стекая по насадке по мере продвижения к низу колоны, теряет свой объем за счет уноса паром низкокипящей фракции, снижая степень смачивания насадки, а, следовательно, эффективность тепломассообмена. Чтобы иметь максимальную производительность колоны и в тоже время достаточное смачивание нижней части, опытные спиртоделы рекомендуют держать колону в предзахлебнутом состоянии, что требует определенного навыка. Такое состояние, на мой взгляд, неустойчивое и малейшее увеличение мощности нагревателя должно приводить к иссушению нижней насадки, а то и к захлебу в верхней части колоны.
В перевернутом усеченном конусе с соотношением площадей оснований вверху и внизу 4:1 и флегмовым (рекомендуемым) числом 4, на мой взгляд, уровень смоченности насадки будет равномерен по всей колоне, плюс система должна получиться более захлебоустойчивой, т. е. процесс захлеба будет происходить не столь стремительно, как в классическом варианте.
Что касается скорости потока в верхней части колоны, то она снизится и тем самым обеспечит большее время для тепломассообмена, благо, что и насадки там больше.
Далее к дефлегматору колона опять должна сузиться, дабы скорость и давление возросли, что должно привести к более интенсивной конденсации высококипящих составляющих пара.
Конечно все это умозрительные выводы, но, может быть, в этом есть рациональное зерно?
Прошу уважаемых форумчан высказаться по поводу такого подхода, особенно тех, кто проводил опыты в данном направлении.

В данном направлении опыты не проводил никто. Это раз.
Флегма, движимая силой притяжения, будет стекать к стенкам (без дополнительных мер) и становиться паразитной. Это два.
А вообще мысль интересная была бы, если была б достаточно проста практическая реализация такой конструкции. При условии того, что каким то образом стекающую по стенкам конуса флегму можно было бы отбить в среду насадки.
Видишь, сколько "бы" получается... есть предложения?