РАСЧЕТ КОНЦЕНТРАЦИОННОГО КПД МАССООБМЕННЫХ УСТРОЙСТВ В ПРОЦЕССАХ РЕКТИФИКАЦИИ И АБСОРБЦИИ
Authors: Ковалёв В.А. , Лобанов А.А. 
Published: December 2024

При проектировании промышленных ректификационных колонн в пищевой промышленности сто- ит 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 ис- ходных данных по гидродинамическим параметрам процесса и физико-химическим свойствам компонентов. На основании анализа взаимного движения и взаимодействия потоков жидкой и паровой фаз на тарелках ректифика- ционных колонн с переливными устройствами установлено, что модель полного перемешивания не адекватна особенностям изменения концентраций фаз на действительной тарелке. То же относится к формулам КПД, вклю- чающим в себя допущения и упрощения модели полного перемешивания, например, о постоянстве концентра- ции жидкости на тарелке. Выявлено отличие величины движущей силы процесса массопередачи в начале и кон- це пути жидкости на ситчатой тарелке. Предложены новая методика и формула расчета концентрационного КПД действительной тарелки, основанные на результатах графоаналитического расчета числа теоретических таре- лок по диаграмме X–Y. Получена связь между значением нового концентрационного КПД и массообменным ком- плексом KF/G. Приведен пример расчета концентрационного КПД и пример использования уже рассчитанно- го значения КПД при расчете коэффициента массопередачи на тарелке. Показан пример расчета поверхности массопередачи для барботажных тарелок как площади поверхности одновременно существующих пузырьков пара.

When designing industrial rectifi cation 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 effi ciency 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 fl ows on the plates of distillation columns with overfl ow 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 effi ciency formulas that include assumptions and simplifi cations 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 effi ciency 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 effi ciency and the mass-transfer complex KF/G. An example of calculating the concentration effi ciency and an example of using the already calculated effi ciency value when calculating the mass-transfer coeffi cient 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.