Нетерпячка...
Наиболее захлебоопасный момент ректификации - это работа на себя, когда мы имеем максимум флегмы. Надеюсь, такое утверждение не вызывает сомнений.
Такой момент и буду рассматривать
Итак... наиболее захлебоопасное место.
Тепломассообмен в колонне, разделяющей спирт и воду, происходит по принципу "моль на моль".
Предлагаю рассмотреть потоки в полной колонне, внизу которой водяной пар и флегма - вода, а под дефлегматором - жидкий и парообразный азеотроп. Любая другая неполная колонна будет частным случаем рассмотренной колонны.
Моль на моль. Работа не себя.
Из куба выходит чистый водяной пар, а возвращается чистая вода. На каждые 22,4 литра пара, которые весят 18 грамм (о температуре и давлении пока забудем), прошедшего через нижний слой насадки, приходится 18 грамм (18 см3) воды, вернувшейся в куб. Параметры, которые могут вызвать нижний захлеб, есть.
По мере подъема по колонне, пар обменивается своими составными частями с жидкостью, но так как обмен происходит про принципу "моль на моль", количество молей поднимающегося пара, а значит и его объем, не меняется и остается неизменным вплоть до самого верха. Меняется только состав.
В результате подъема, в дефлегматор приходит все тот-же 1 моль спиртового пара, а из дефлегматора в насадку стекает один моль спирта.
Масса пара и флегмы уже другие. Это уже не 18 грамм, а 46. Объем пара тот-же, 22,4 литра, но он намного плотнее, а объем флегмы стал значительно больше - ее уже не 18 см3, как было вначале, а 46/0,8=58 см3. Объем флегмы, протискивающейся через верхний слой насадки, втрое больше, чем через нижний.
Сравниваем верх и низ.
Захлеб - это когда поток пара срывает стекающую пленку и подбрасывает оторвавшуюся каплю. Внизу у нас мало тяжелой жидкости и легкий пар. Верху втрое больше жидкости полегче, а пара столько-же, но он имеет плотность в 2,5 раза больше.
Будет кто-то возражать если я буду утверждать, что условия возникновения захлеба вверху насадки полной колонны значительно легче, чем внизу?
Если возражений нет, я двигаюсь дальше.
По мере подъема пара, его объем (и скорость) не меняется, но неуклонно растет концентрация спирта. Вместе с ней растет плотность пара, а значит чем выше, тем большую кинетическую энергию имеет пар, и тем больше у него возможностей сорвать каплю и устроить захлеб.
По мере спуска флегмы, в ней непрерывно уменьшается концентрация спирта, что приводит к непрерывному увеличению ее плотности и поверхностного натяжения, и к уменьшению объема. Все эти факторы помогают флегме крепче держаться за насадку.
Делаю вывод... В любой не ногами сделанной колонне, разделяющей воду и спирт, наиболее захлебоопасная зона - самые верхние тарелки или слои насадки. И именно условия движения в этой зоне обеспечивают режим работы колонны.
Все, жду возражений.