Попытаюсь напомнить коллегам, что у нас лаборатория… Давно мы не скрещивали клинков в спорах, в которых изредка рождается истина.
Заброшу рассуждения, заслуживающие нещадной критики.
Для начала - три базисных утверждения.
1. Во всех формулах гидравлического расчета падения давления газа низкого давления участвует плотность, причем в первой степени. Это значит, что если по тому-же пути с той-же скоростью движется газ с вдвое большей плотностью, то перепад давления между двумя точками пути увеличится вдвое, и наоборот.
2. Объем пара, поднимающегося из кипящего водо-спиртового раствора и поднимающегося по колонне при полезном нагреве 1 киловатт составляет около 750 см3 в секунду независимо от состава пара. С учетом температуры кипения и без учета разного давления на разных ярусах колонны погрешность не превышает единиц процента, что вполне достаточно для моих расчетов.
3. С определенной степенью упрощения буду считать, что высота всех ступеней разделения одинакова.
Поехали...
Допустим, в кубе кипит чистая вода, из куба поднимается водяной пар с плотностью Пв. Позже я заменю буквы цифрами, сейчас нужных цифр нет под руками.
Поднимаясь по нашей колонне, при работе на себя с обычным нагревом, пар встречает сопротивление насадки, в связи с чем в кубе создается давление Дв. Индекс В - на водяном пару.
Заканчиваем этот этап и переходим к следующему.
Сливаем воду, заливаем в куб сырец крепостью 50%, доводим до кипения и запускаем работать на себя.
Для этой крепости навалки мы знаем (буквы позже заменю цифами), что из куба входит пар крепостью К0%об
На первую ступень приходит пар с плотностью П0, а уходит с плотностью П1. Средняя плотность составит Пл1= (П1+П0) / 2кг/м3
Для всех остальных ступеней следняя плотность может быть вычислена аналогично. На второй Пл2= (П2+П1)/2. Пл3=(П3+П2)/2... и так далее
Если наша колонна обеспечивает всего одну ступень разделения, значит пар постепенно укрепится в ней до крепости К1, и средняя плотность на этой тарелке составит (П1+П0)/2, а так как перепад давления пропорционален плотности, давление в кубе будет в Пл1/Пв раз больше давления на воде
Если наша колонна обеспечивает три ступени разделения, а высота их одинакова, то перепад давления на первой ступени составит...
Д1= (Пл1/ Пв) * Дв/3
Д2= (Пл2/ Пв) * Дв/3
Д3= (Пл3/ Пв) * Дв/3 … суммируя, получаем давление в кубе.
Д=(Пл1+Пл2+Пл3)/Пв * Дв,
или на языке людей...
Давление в кубе при работе на себя со спиртовой навалкой равно давлению при работе на себя на воде, умноженному на сумму плотностей водно-спиртового пара на каждой тарелке и деленному на плотность воды.
Что это дает? Если ошибок в моих рассуждениях нет, а принятые упрощения не критины, появляется возможность оценить разделительную способность колонны путем замера давления при работе на себя на воде и при крепости 40-50-60%об.
Конкретную методику расчета я подготовлю чуть позже, а пока жду вопросов, возражений, тапок и табуреток.