ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Расчет процесса по общим уравнениям массопередачи из "Разделение многокомпонентных смесей" Ниже дается математическое описание процесса ректификации уравнениями массопередачи для самого общего случая, когда сопротивления переносу существенны в обеих фазах. [c.117] Граничные условия в нижней части колонны (куб) определяются из уравнения (IV,7). Кроме того, при расчете всей колонны используются общие и покомпонентные уравнения материального баланса. [c.119] Однако коэффициенты Рл и Ру, значения которых определяются процессами молекулярной и конвективной диффузий, одинаковы для. всех коМ ПОнентов смеси. Последнее обстоятельство, как это следует из уравнений (IV,27) и (IV,28), отвечает также условию обеспечения постоянства E1, = L = onst (при всех значениях Я), что ха])актерно для расчета ректификации, проводимого без учета теплового взаимодействия между потоками жидкости и пара. [c.120] Алгоритм расчета с помощью уравнений (IV,26) — (IV,30) представляет собой последовательный итерационный процесс, обеспечивающий заданное разделение по ключевым компонентам. [c.120] Интегрирование уравнений (IV,27)— (IV,30) также может проводиться в обоих направлениях по высоте колонны в зависимости от условий устойчивости рещения. [c.120] Данная математическая модель, запрограммированная для мащины Урал-1 , соответствует основным представлениям о физической картине процесса многокомпонентной ректификации в насадочной колонне в общем случае, когда сопротивление массопереносу существенно в обеих фазах. [c.120] Здесь подстрочный индекс указывает на то, что п относится к случаю, когда сопротивление переносу сосредоточено в одной фазе (например, п при Ру= оо). [c.121] На основе изложенного математического описания проведены расчеты процесса (на машине Урал-1 ) при различных конечных соотношениях между частными коэффициентами мис-соотдачи O. Как и предполагалось выше, было установлено, чтО при соотношении между частными коэффициентами массоотдачи, равном 0 = Рж/Ру=1/У, для обеих секций достигается полное совпадение результатов распределения концентраций пО всей высоте колонны с данными, полученными расчетом по теоретическим тарелкам. [c.121] Указанное положение об идентичности результатов расчета иллюстрируется табл. 31. [c.121] Следовательно, расчет по теоретическим тарелкам можно рассматривать как частный случай кинетического расчета в условиях полного противотока обменивающихся фаз. [c.122] ДЛЯ этого случая, как и следовало южидать, число единиц переноса массы равно числу теоретических тарелок. [c.123] Интерпретируя полученный результат в свете представлений о массопередаче при ректификации бинарных систем (см., например, монографию В. В. Кафарова ), необходимо отметить, что при отношении Рд./Р , = L/У= onst интегральное значение диффузионного потенциала P = L/mV (m— переменный симплекс) равно единице. [c.123] Таким образом, удалось установить соответствие расчета по приведенному выше математическому описанию процесса ректификации уравнениями массопередачи, учитывающими сопротивление массопереносу в обеих фазах, и по общепринятому расчету пр и помощи теоретических тарелок. Последнее понятие можно трактовать не как термодинамическую, а как кинетическую концепцию, связанную с определенным выражением движущих сил процесса. [c.123] Использование уравнений (IV,28) —(IV,31) удобно при расчете насадочных колонн (взамен дискретного расчета по ступеням разделения), так как позволяет найти распределение компонентов по всей высоте колонны, вычислить оптимальное соотношение высот секций и т. п. Для определения высоты насадки надо знать величины , y или ВЕН. [c.123] В случае если скрытые теплоты испарения компонентов смеси существенно отличаются, то уравнения (IV,28)—(IV,31) легко дополняются дифференциальными уравнениями теплового баланса, позволяющими учитывать изменение мольных потоков жидкости и пара. [c.123] Таким образом, при применении электронных машин уменьшается известный разрыв, существующий между проектированием и исследованием. Более того, инженеры-технологи, проводя расчеты на машинах, будут ставить наиболее актуальные вопросы, необходимые для решения практических задач проектирования, перед исследователями в различных областях науки. [c.124] В качестве простейшего примера рассмотрим процесс ректификации в одиночной колонне. Параметрами, определяющими этот процесс, являются производительность П, состав исходной смеси Xf, условия разделения, задаваемые любым способом (пап ример, чистотой фракции и х-щ), флегмовое число Н, число теоретических тарелок N. номер тарелки nf подачи исходной смеси, диаметр колонны О, давление в колонне Р. При оптимальном проектировании на основе этих данных и экономических показателей находят габариты колонны и определяют номинальный режим ее работы. При оптимальном управлении процессом вычисляются оптимальные значения регулируемых параметров. [c.125] Соотношения между варьируемыми и постоянными величинами при решении указанных оптимизационных задач приведены в табл. 32. [c.125] Из ЭТОЙ таблицы видно, что часть переменных должна оптимизироваться при проектировании. Следовательно, эффективное управление процессами возможно только на оптимально спроектированном производстве. Другой вывод заключается в том, что обе эти задачи должны охватываться экономическим критерием оптимальности, имеющим единую структуру и основанным, очевидно, на принятых в проектных институтах методах технико-экономического обоснования проектируемых предприятий. Правда, экономическая функция критерия оптимальности в случае проектирования более сложна вследствие необходимости учета изменения капитальных затрат. [c.125] Вернуться к основной статье