и до 95,57% в верху колонны
Чтобы предупредить сумятицу, напомню, что это проценты масовые, соответствующие 97.2% объемных.
Если мы сильно охлаждаем флегму то
во-первых - выключаем вверху колонны часть насадки из работы
во-вторых - у нас получается "переохлажденная" нижняя часть насадки, что вызывает выключение из работы по тепло-массообмену часть флегмы
С первой частью утверждения согласен. С "во-вторых" - нет . Чтобы понять почему, предлагаю разобраться что происходит при возврате флегмы с температурой, несколько ниже температуры кипения.
Когда "холодная " флегма попадает в верхний слой насадки, она конденсирует часть паров , поднимающихся к дефлегматору, то есть рождает дополнительную флегму которая не доходит до дефлегматора и сразу отправляется вниз по насадке, увеличивая флегмовое число. При этом "холодная" флегма отбирает от паров тепло конденсации и прогревается до температуры кипения. Возникает вопрос - как скоро "холодная" флегма прогреется и перестанет быть "холодной". И как низко успеет она опуститься за время прогрева. Сможет ли это тепловой возмужение опуститься до самого куба, или не доползет и до середины колонны?
Сначала теоретические расчеты.Считаем на конкретном примере.
В кубе - киловатт полезной мощности, колонна работает на себя - в насадку возвращается вся флегма, которая переохлаждена на 20 градусов.
Для упрощения считаем, что в дефлегматор приходит чистый спирт. При киловаттном нагреве его приходит в дефлегматор в виде пара и возвращается в насадку в виде ледяной флегмы 1,2 грамма спирта в секунду.
Чтобы нагреть эти 1.2 грамма флегмы на 20 градусов, надо отобрать от поднимающегося пара 2,4х20х1,2=58 джоулей за секунду, что составляет всего 5,8% от количества тепла, которую пар может отдать при конденсации. Как показали замеры (о них ниже), зона температурного возмущения не превышает нескольких сантиметров верхнего слоя насадки. Ниже флегма уже опускается с температурой кипения.
Таким образом, при переохлаждении флегмы на 20 градусов и при работе колонны на себя, при киловаттном полезном нагреве, в дефлегматор приходит не 1.2 грамма спирта в секунду, а 1,13. Оставльные 0,07 грамма конденсируются не в дефлегматоре, а в несколких верхних сантиметрах насадки. Другими словами, дефлегматор стал на пару сантиметров больше, а насадка - меньше.
Ну и что тут фатального?Хватит теории, теперь
сермяжная практика.
У меня был дефлегматор со слишком большой охлаждающей способностью, и мне зимой удавалось охлаждать флегму до 12 градусов - флегма была переохлаждена на 65 (!) градусов.. Уменьшая поток воды в дефлегматоре, мне удавалось снижать переохлаждение до 10 градусов. Я заинтересовался влиянием переохлаждения. Датчики температуры стояли у меня на 10 и на 50 см ниже дефлегматора. Дискретность измерений составляла 0,05 градуса - я управлял отбором по дельте..
Вынужден признать, что ни верхний, ни нижний датчик никак не реагировали на изменение охлаждения флегмы. Не поверил своим гразам, проверил много раз. Даже длительная работа с бешеным переохлаждением не приводила к снижению температуры на 10 см ниже дефлегматора на даже на 5 сотых градуса. После этого посчитал (расчет приведен выше), и все стало на свои места.