mistral, Сначала я отвечу тебе, тогда и
Игорь, сразу поймёт почему у меня всё именно так.
Моё мнение такое:
Колонна это устройство для разделения масс и температур по высоте.
Разделяет она потому, что каждая составляющая спиртовой смеси имеет разный коэффициент ректификации (испарения).
Исходя из коэффициентов ректификации с температурой всё ясно, а вот с массами не так.
В начальный момент, при работе на себя масса возвращаемая вниз колонны одинаковая от 8-9 ТТ вверх и уменьшается в сторону куба.
А при отборе тела эта точка перемещается уже до 13 ТТ, при этом общая масса при отборе становится меньше на величину отбора.
Эта масса имеет объём, а ещё объём имеет и насадка.
И если сумма объёма насадки и возвращаемой флегмы превышают некоторую величину, то скорость пара в сечении трубы вырастает настолько, что гидродинамический режим меняется с плёночного на промежуточный, а с него на турбулентный.(читай тут):
http://sergey-osetrov.narod.ru/Projects/Distillation_and_Rectification/Hydrodynamics_nozzle_of_columns.htmИменно поэтому
в хорошей колонне захлёбы всегда вверху а не внизу.
Теперь рассмотрим основные параметры насадки:
Основа это площадь поверхности именно она помогает тепломасобменному процессу.
Чем больше поверхность , чем она лояльнее к параметрам жидкости типа вязкости и поверхностного натяжения, тем лучше для процесса.
Именно увеличение площади поверхности и заставляет пихать в трубу скрученные из проволочки сегменты , хаос которых даёт необходимый результат.
Но увеличение площади приводит и к увеличению объёма, а следовательно веса насадки.
Доходит порой до маразма с такими мелкими сегментами, что сквозь трубу уже невозможно не то, что пар с жидкостью, даже воздух толком продуть.
Ну ладно, отвлёкся.
На сегодня основная группа ректификаторов пользуется насадками из круглой проволоки с сегментами 3 / 3,5 и 4 мм.
Вес таких насадок от 800, до 1500 грамм/литр.
Площадь поверхности от 1,6 до 2,6 м.кв./литр
Площадь свободного сечения от 87%, в лучшем случае до 75% в худшем.
И чем тяжелее насадка, тем меньше.
Именно это влияет на гидродинамический режим, захлёбы и ограничение в подводимой мощности как следствие.
Что же касается мочалок, то за счет того, что они изготовлены не из круглой проволоки а плоской ленточки, они имеют площадь поверхности порядка 2 м.кв./литр при весе всего 280 гр/литр.
Отсюда процент свободного сечения достигает 95-97 , результат - отсутствие захлёбов на недостижимой на СПН мощности.
И это я записываю в плюс.
...продолжение, где-то на статью в журнале - следует)))
добавлено: 06-11-2015, 10:00:25
Раз уж я начал с плюсов, про них и продолжу -
крепление в трубеПружинистые свойства мочалки позволяют крепить её в трубе без каких либо дополнительных устройств, а именно эти устройства(всякие путанки) порой являются узким местом в колоннах с СПН.
Именно свойство мочалки самой держаться в трубе позволяют с лёгкостью
менять площадь поверхности насадки, вплоть до разделения её на секции, а то и до отдельно стоящих мочалок, что позволяет менять (варьировать по высоте) удерживающие свойства насадки, о которых я расскажу позже. С СПН это куда сложнее и непредсказуемее.
Теперь о минусах:
Основным собирательным свойством насадки является ВЭЕП, или для простоты высота теоретической тарелки.
Проведенные эксперименты показали, что Для некоторых видов СПН эта величина может достигать 2,6 см в (50ой трубе в нормальном плёночном режиме)
Это великолепный показатель позволяющий в домашних условиях получить полноценную РК.
И даже самые лёгкие СПН имеют худший результат 3,7 см, это действительно хороший(подходящий нам)результат.
Мочалки в этом плане однозначно отстают, я в своих расчетах обычно пользуюсь цифрой 5 см, что в общем соответствует реалиям.
Лично я не стеснён в высоте потолков и поэтому для меня это не является как для других, критическим минусом.
Ещё одним минусом мочалок является износоустойчивость и к стате она не связана с качеством материала из которого изготовлены хорошие мочалки, а только с размерами ленточки из которой изготавливается она.
Толщина ленточки составляет всего 0,035 мм, и та коррозия которая по любому имеет место под воздействием среды конечно же заметнее чем при воздействии на круглую проволоку.
По себе скажу, что мочалки купленные на заре больше двух лет назад, выглядят не так как новые(я храню для сравнения), но износ их не настолько критичен чтобы заменять уже сегодня.
Добавлю, что "плохие мочалки", а экспериментов было достаточно, особенно те что выглядят медными или латунными стлевают сразу, в пыль короче не перепутаешь.
Добавлю что выбираю я мочалки исключительно по запаху, они должны пахнуть как свеже отпиленная нержовая труба.
Ещё добавлю, что мочалки при "стандартной набивке" держат спирта 140 мл/литр объёма трубы.
...далее
добавлено: 06-11-2015, 10:46:02
Теперь что касается температур в насадке.
Температура зависит от шести факторов
1. место качество и теплоизоляция установки термометра.
2. пар или жидкость (на одной высоте).
3. процентное содержание спирта в смеси
4. процентное содержание высоко или низкокипящих примесей в смеси
5. внутреннее давление в объёме
6. атмосферное давление (для схем без принудительного давления разряжения)
Первый пункт вопрос открытый и каждый ленится так как хочет.
Второй интересен, для понимания сути процессов (или например для определения ВЭЕП насадки)
Пятый можно измерять и корректировать.
Шестой забыть и наплевать при помощи правильного алгоритма.
А вот третий и четвёртый я готов рассмотреть и даже поспорить.
Как я уже говорил, температуры в трубе выше 13 ТТ при отсутствии в спирте примесей одинаковы настолько, что уловить их термометром не представляется возможным.
А вот ниже картина интересней. Она зависит от двух факторов
От выбора ТТ для измерения и гидродинамического режима.
Надеюсь все знают как выглядит кривая температур кипения в зависимости от % содержания спирта.
Поэтому ясно что термометр установленный на второй ТТ будет показывать больше чем на четвёртой ТТ и на сколько.
Выбор места остаётся за оператором и алгоритмом.
Скажу только одно, по установленному слишком высоко нижнему термометру, гораздо трудней следить за изменениями режима работы, чем по низко установленному, так как
изменения температуры на нём меньше по абсолютной величине .
Именно поэтому в общепринятых алгоритмах вы пытаетесь уследить за одной двумя десятыми градуса.
Хотя достаточно перенести термометр на 3-4 тарелку - изменения будут уде порядка 4...5 десятых, что куда проще отлавливать для дельнейшего регулирования режима.
...ещё
добавлено: 06-11-2015, 11:33:21
Ну и наконец про примеси:
Верну картинку с головными и добавлю к ней анализ.
Добавлю картинку хвостовые а анализ хорошего спирта.
Представим что у меня действительно хорошая колонна и работает в правильном режиме.
На графике видно на сколько низкой становится температура кипения головных фракций (когда их очень много)
А по анализу видно что их содержание составляет
граммы даже при ректификации обычного СС и это анализ не в самом начале отбора голов а средние показания за 5 или 6 часов (250-300 мл), так много надо для анализа накапать иначе у меня не берут.
Можете прикинуть сколько там грамм в первых 50 мл.
И при этом та разница в температуре по которой я отбираю головы составляет 0,1, иногда 0,2 градуса(редко). Средней за период температуры, я напоминаю, прошу не путать с мгновенной.
График с хвостовыми фракциями, ещё интересней.
На нём можно наблюдать непомерный рост температуры в 20 см (это у меня около 4-5 ТТ) и это совсем не из-за завышенного отбора тела, а именно потому что внизу колонны скопилось огромное количество верхних промежуточных с более высокой температурой кипения.
Для наглядности я даже полностью останавливал отбор, что видно по графику температуры в кубе, но температура в 20 см хоть и припадала заметно, но никак не возвращалась до равной Т в 2/3.
При этом ещё и постоянно работал нижний отбор, да на повышенных "оборотах".
Конечно можно без всего этого обойтись и вообще на базаре лучше всего продаются сухопарники, но надо не забывать, что сухопарники - это искусство, а ректификация, это точный расчёт.
добавлено: 06-11-2015, 11:37:08
К сожалению опять не вставляются картинки поэтому берите их тут:
https://drive.google.com/file/d/0B5r_HkIhCwbWRlRLU0pNUncwLTg/view?usp=sharinghttps://drive.google.com/file/d/0B5r_HkIhCwbWbDZyenp6cHlDY0U/view?usp=sharinghttps://drive.google.com/file/d/0B5r_HkIhCwbWZVRHRXF5ck0xaFU/view?usp=sharing