RU
Расчет концентрационного КПД массообменных устройств в процессах ректификации и абсорбции

Номер: 5-6 (398), 2024
Страницы: 87-93
Раздел: Пищевая инженерия, процессы, оборудование и автоматизация пищевых производств
Автор(ы): Ковалёв В.А., Лобанов А.А.

Аннотация:
При проектировании промышленных ректификационных колонн в пищевой промышленности стоит задача перехода от расчетного числа теоретических контактных устройств к расчетному числу действительных контактных устройств (тарелок или насадок). Для перехода используют значение КПД действительной тарелки, которое в большинстве случаев вычисляют по формуле Мерфри. Вычисления требуют большого количества исходных данных по гидродинамическим параметрам процесса и физико-химическим свойствам компонентов. На основании анализа взаимного движения и взаимодействия потоков жидкой и паровой фаз на тарелках ректификационных колонн с переливными устройствами установлено, что модель полного перемешивания не адекватна особенностям изменения концентраций фаз на действительной тарелке. То же относится к формулам КПД, включающим в себя допущения и упрощения модели полного перемешивания, например, о постоянстве концентрации жидкости на тарелке. Выявлено отличие величины движущей силы процесса массопередачи в начале и конце пути жидкости на ситчатой тарелке. Предложены новая методика и формула расчета концентрационного КПД действительной тарелки, основанные на результатах графоаналитического расчета числа теоретических тарелок по диаграмме X–Y. Получена связь между значением нового концентрационного КПД и массообменным комплексом KF/G. Приведен пример расчета концентрационного КПД и пример использования уже рассчитанного значения КПД при расчете коэффициента массопередачи на тарелке. Показан пример расчета поверхности массопередачи для барботажных тарелок как площади поверхности одновременно существующих пузырьков пара

Ключевые слова: теоретическая тарелка, действительная тарелка, полное перемешивание, перекрестный ток, КПД Мерфри, концентрационный КПД, прогнозные возможности, равновесная кривая, рабочие линии, массообменный комплекс

EN
Calculation of concentration efficiency of mass-transfer devices in rectification and absorption processes

Number: 5-6 (398), 2024
Pages: 87-93
Section: Food Engineering, Processes, Equipment & Automation of Food Production
Authors(s): Kovalev V.A., Lobanov A.A.

Annotation:
When designing industrial rectification columns in the food industry is the task of transition from the calculation number of theoretical contact devices to the calculated number of real contact devices (plates or nozzles). For the transition, the value of the efficiency of the actual plate is used, which in most cases is calculated according to the Murphree formula. Calculations require a large amount of initial data on the hydrodynamic parameters of the process and the physicochemical properties of the components. Based on the analysis of the mutual movement and interaction of liquid and vapor phase flows on the plates of distillation columns with overflow devices, it was found that the complete mixing model is inadequate to the features of changing the phase concentrations on the actual plate. The same applies to the efficiency formulas that include assumptions and simplifications of the complete mixing model, for example, about the constancy of the liquid concentration on the plate. The difference in the magnitude of the driving force of the mass transfer process at the beginning and end of the liquid path on the sieve plate was revealed. A new method and formula for calculating the concentration efficiency of a real plate are proposed, based on the results of a graphical-analytical calculation of the number of theoretical plates using the X–Y diagram. A relationship is obtained between the value of the new concentration efficiency and the mass-transfer complex KF/G. An example of calculating the concentration efficiency and an example of using the already calculated efficiency value when calculating the mass-transfer coefficient on a plate are given. An example of calculating the mass-transfer surface for bubbling plates as the surface area of simultaneously existing vapor bubbles is shown.

Keywords: theoretical plate, real plate, complete mixing, cross current, Murphree efficiency, concentration efficiency, predictive capabilities, equilibrium curve, operating lines, mass transfer complex

DOI: 10.26297/0579-3009.2024.5-6.13