ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Оптимальные числа флегмы и степени извлечения при ректификации смесей из "Выделение дейтерия из водорода методом глубокого охлаждения" Чем больше принятое число флегмы, тем меньше требуется тарелок, тем ниже колонна и тем меньше высота аппарата разделения и, следовательно, меньше потери холода в окружающую среду. Однако с увеличением числа флегмы возрастает затрата энергии на циркуляцию ее, а также увеличиваются потери холода вследствие увеличения флегмового потока. Следовательно, нужно найти оптимум флегмы. В дальнейшем оцениваются и сравниваются лишь энергетические затраты, изменяющиеся от числа флегмы. На общую стоимость разделения существенное влияние оказывают также и капитальные затраты по изготовлению оборудования. Подробное рассмотрение этого вопроса увело бы, однако, слишком далеко в область чисто экономических расчетов, ДоТя ориентировки отметим, что величина амортизации для нроцесса выделения дейтерия такая же, как и на крупных заводах разделения воздуха. [c.47] Для разделения Нз — НО, которое протекает при температуре около 20° К, при выборе числа флегмы нельзя базироваться на опыте уже известных процессов. [c.48] Число флегмы, к Рис. 19. Определение оптимальной флегмы. [c.48] На рис. 19 эти же данные представлены графически. Кривая / выражает мощность, затрачиваемую на компенсацию потерь холода, кривая II — мощность, затрачиваемую на циркуляцию флегмообразующего водорода. [c.48] Общая мощность, квт-ч. . [c.49] Для каждого частного случая оптимум флегмы в найденном интервале (1,7—3) можно определить путем подробных техникоэкономических расчетов. Одкако в первом приближении можно считать, что оптимальгое число флегмы для степени извлечения 0,9 имеет значение, бл з сое к 2,-5 (1,7/ ии ). [c.49] Выбор оптимальной степени извлечения методически является задачей, аналогичной спаеделению оптимума числа флегмы, т. е. необходим подсчет общей затраты энергии для нескольких значений степени извлечения. Такие расчеты были проделаны для схемы разделения (см. схему на рис. 39) при постоянном числе тарелок в аппарате (80 действительных тарелок). [c.49] Для уменьшения циркулирующего флегмового водорода фирма Линде (ФРГ) [41,81] разработала трехколонный аппарат (рис. 20). [c.50] Для колонн, работающих в условиях высоких температур, перечисленные требования нашли свое отражение в работах многочисленных исследователей. Эти же положения, очевидно, необ-Х0ДИ.М0 учитывать при проектировании колонн для разделения жидкого водорода. [c.52] Первоначально при рассмотрении вопроса о работе такой колонны казалось, что жидкий водород вследствие своего исключительно малого удельного веса (0,07 кг л) будет легко уноситься парами и для правильной работы колонны может оказаться необходимой очень малая скорость паров. Поэтому первой задачей являлось экспериментальное определение гидродинамических условий, обеспечивающих нормальную работу ректификационной колонны с жидким водородом. [c.52] Теория не дает возможности провести количественное вычисление величины уноса в зависимости от физических свойств жидкости и пара, поэтому во всех случаях в этом вопросе приходится базироваться на эксперименте. [c.53] Рассмотрим вначале более простое явление противоточного движения жидкости и пара в трубках конденсатора. [c.53] Как известно, в противоточных конденсаторах по достижении предельной, критической, скорости пара жидкость начинает увлекаться паром, и противоток не может быть осуществлен, т. е. происходит так называемое захлебывание. Экспериментально явление захлебывания для жидкого воздуха и его паров в трубочках диаметром от 4 до 7 мм было подробно исследовано [84 ]. [c.53] Капица ввел новое представление о характере взаимодействия между движущимися жидкостью и газом. Помимо трения, возникающего между фазами при волновом движении, создаются дополнительные условия для срыва потоков, т. е. имеют место необратимые явления, приводящие к диссипации энергии как жидкостного, так и газообразного потоков. [c.53] Таким образом, по сравнению со скоростью воздуха критическая скорость водорода должна быть примерно на 25% ниже. [c.54] Вопрос об уносе жидкости поднимающимися парами с колпачковой тарелки является значительно более сложным вследствие существенного влияния чисто конструктивных факторов. Поэтому для каждой конструкции тарелки приходится основываться на экспериментальном определении уноса или использовать результаты уже работающих производственных колонн. [c.54] Благодаря многочисленным исследованиям [82, 83, 86, 87, 90 ] было установлено, что унос зависит не только от конструкции колпачковой тарелки, но и от скорости поднил гающихся паров, от их удельного веса, от удельного веса жидкости, от поверхностного натяжения жидкости и пара, от вязкости жидкости, от высоты слоя жидкости на тарелке. Как указывает Киршбаум, наибольшее влияние на величину уноса имеют скорость поднимающегося пара и его удельный вес. [c.54] Для примерной оценки влияния перечисленных выше факторов на унос можно, исходя из упрощенного представления механизма уноса, попытаться найти их взаимосвязь. Можно представить, что для уноса, т. е. выхватывания потоком пара капли из жидкости и переноса ее на вышележащую тарелку, необходимо, чтобы динамическая сила поднимаюшегося потока пара преодолела силу поверхностного натяжения и вырвала каплю из жидкости и также, чтобы поток пара унес выхваченную каплю, т. е. преодолел ее вес. [c.54] Если известна допустимая скорость 1 крнт Д-чя данной кон-струкции тарелки и какой-либо определенной жидкости, то формула (4. 3) дает возможность оценить другой жидкости. [c.54] что для жидкого водорода допустимая скорость в колонне должка составлять примерно 65% от скорости для жидкого кислорода. Конечно, выведенное соотношение не охватывает явление полностью и, следовательно, недостаточно точно. [c.55] Вернуться к основной статье