Ступенчатая колонна - по проходному сечению

Насчет зависимости объема пара от давления у тебя что-то не то, или я не понял твоего утверждения - закон Менделеева -Клайперона - связь линейная при фиксированной температуре - P*V=const*T.
И обрати внимание - если объем пара более-менее постоянен (см. себя), то объем флегмы растет, причем больше, чем в 2.68 раза (вода->спирт), за счет меньшей плотности спирта.

Объем флегмы раз в 500 меньше объема пара, из которого он рожден.
С зависимостью от давления вроде все в порядке.

P₁V₁/T₁=P₂V₂/T₂

V₂/V₁=(P₁Т₂)/(P₂T₁)

V₂/V₁=(1,03 х (78+273)) /(1,00 х (90 + 273))=0,996

При снижении давления пара с 300 мм.в.ст. до атмосферного и при одновременном падении температуры с 90 до 78 градусов, объем уменьшится на четыре тысячных .

Всё верно, Руди?

Руди, наверное я не понял о чем речь. Я думал, что речь идет о линейных скоростях потоков пара и флегмы, а оказывается о массовых расходах...
Игорь, 03 Июня 09, 02:17

Игорь, это я немного запутал ситуацию в этой теме. Начало действительно было о скоростях потоков пара и флегмы, но колонну Zapal предлагал сделать шире к низу,а я, воспользовавшись двухмесячной невостребованностью темы вошел в нее с противоположным предложением:

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.

Графики, которые выложил Rudy и твои рассуждения:

Теперь жидкость. 1 моль воды - 18 миллилитров жидкости, а один моль спирта - 58. Значит верхняя часть колонны втрое больше нагружена жидкостью и на 4% больше по пару, чем нижняя.
Игорь, 02 Июня 09, 19:24

подтверждают это.
Теперь стоит следующий вопрос - как это сделать практически?

Теперь стоит следующий вопрос - как это сделать практически?
kw, 03 Июня 09, 10:56

Разобравшись с потоками, мы определились с тем, что поток пара практически одинаков по высоте колонны. По идее он на пару процентов увеличивается с подъемом, но неизбежные теплопотери это увеличение нивелируют.

Поток флегмы книзу уменьшается, но насколько?

Если из куба вылетает 1 моль чистой воды при температуре 100 градусов и давлении 300 мм.в.ст, то этот пар занимает объем 30000 миллилитров, а когда этот пар конденсируется, навстречу ему течет 18 миллилитров воды. По объему это в 1700 раз меньше.

При движении по колонне объем пара практически не изменяется, когда поток пара дойдет до дефлегматора, навстречу ему будет течь 58 миллилитров спирта.

Что=то говорит мне, что паровому потоку в 30 000 единиц как-то параллельно сколько жидкости течет ему навстречу - 18 миллилитров, или 58. Они не смогут по разному повлиять на повлиять на скорость потока и характер движения пара. Изменится только толщина жидкостного слоя на насадке с микрона до трёх.

Но это всё паранойя. При периодической ректификации не бывает на входе в колонну пара не содержащего спирта.
Если в кубе остался всего 1% алкоголя, то уже в зоне третьей тарелки мы имеем 80%, на на пятой - 90%.
То есть практически вся колонна работает с концентрацией спирта 87-97%. Это настолько близкие по физическим свойствам концентрации, что на мой взгляд не стоит себе парить себе мозги.

Что=то говорит мне, что паровому потоку в 30 000 единиц как-то параллельно сколько жидкости течет ему навстречу - 18 миллилитров, или 58. Они не смогут по разному повлиять на повлиять на скорость потока и характер движения пара. Изменится только толщина жидкостного слоя на насадке с микрона до трёх.
Игорь, 03 Июня 09, 11:36

Согласен. Давай теперь посмотрим, что будет происходить при плавном увеличении подводимой мощности, т.е. увеличении производительности колонны. Насадка внизу перестает работать, количество тарелок уменьшается. Или нет?

Ага, верно, ты просто не сказал, что температуру учел, да и я твои 300 мм за 300 см принял.

Но вот то, что изменение потока флегмы не влияет - ты сильно не прав. Я это неоднократно наблюдал, да и ты тоже - при остановке отбора колонна легко влетает в захлеб. Величина потока флегмы сильно влияет на гидравлическое сопротивление насадки. Но сосчитать это трудно, зато легко проверить на эксперименте - при фиксированной мощности посмотреть изменение давления при изменении флегмового числа. И важно - в нескольких точках по давлению относительно захлебного давления, сдается мне, что будут интересные "фефекты фикции".

Мне непонятно порчему ты считаешь, что часть насадки перестанет работать.
Но если так, А что будет если плавно снижать мощность? Перестанет работать насадка вверху? Испарение и конденсация (куб и дефлегматор) - одинаковые процессы, отличающиеся только знаком.

Да, при нарушении баланса - например при увеличении подаваемой мощности - наступит временная разбалансировка. Но она будет непродолжительной. Очень скоро добавочная порция пара доберется до дефлегматора, сконденсируется,  потечет вниз, и вскоре её количество на нижних ярусах станет полностью соответствовать новому количеству пара. Баланс восстановится, но уже на новом уровне парового и жидкостного потоков.

Если причиной дисбаланса станет снижение нагрева, произойдет обратный процесс. Стекающая флегма не встретит на своём пути достаточного для привычного испарения количества пара, и количество добежавшей до низа флегмы станет больше, чем обычно. Если при этом не наступит захлёб, этот избыток флегмы благополучно спустится в кую, а новые порции флегмы от уменьшенной порции пара уже будут соответствовать новому паровому потоку.

Не думаю, что нужно заботится о тарелках в короткий переходный период.

Не понял, я вообще не говорил про работоспособность насадки. Я только хотел сказать, что даже небольшие изменения потока флегмы заметно меняют гидравлическое сопротивление насадки.

И спиртовая и водяная флегма делает это по разному. У меня на колонне захлеб на воде и на 40% происходит при давлениях 6 и 10-12 см.вод.ст. соответственно (при работе на себя). И, похоже, снизу. А у кого-то - сверху. Так что вопрос весьма актульный и эксперимент с измерениями давления при разных ФЧ вблизи захлеба был бы весьма интересен, но сам еще долго не доберусь.

Пардон, не понял, что это был ответ kw, но не помешает

Мне непонятно порчему ты считаешь, что часть насадки перестанет работать.
Игорь, 03 Июня 09, 14:25

Выше я оговаривал, что рассматриваю предзахлебное состояние, т.е. колонна выходит на предельную производительность. А насколько я понял, в правильно изготовленной колонне захлеб происходит под дефлегматором, т.е. развивается снизу вверх в условиях истощения флегмового слоя, и вероятнее всего, лавинообразно. Вот отсюда и мысли о конусности, которая должна повышать плотность флегмового слоя  к низу и являться как бы отрицательной обратной связью для лавинообразности захлеба.

Если рассматривается предзахлёбное состояние, то повышение мощности невозможно, оно приведет к захлёбу. И необязательно под дефлегматором. Захлёб - как парообразование. Он начнется там, где будет нарушение однородности, где есть локальное ускорение потока. У одних это переход дефлегматор - колонна, у других - переход колонна - куб.
У меня бывали захлёбы прямо на датчике температуры в 2/3 колонны, пока не поставил гильзу потоньше.

Но вообще тема интересная. Её обсуждение позволяет понять многие тонкие моменты.