Маленькие хитрости, часть третья

20.01.21

Ещё одна неприятность, связанная с распределением флегмы по насадке, обусловлена статистикой — флегма не распределяется равномерно по насадке, а скапливается по краям (внешнему периметру).

Нет! — скажет продвинутый читатель : флегма подаётся по центру колонны, её профиль распределения по сечению колонны такой:

И будет, конечно, прав — распределение флегмы в верхней части насадочной колонны именно такое (колокол Гаусса), но только в верхней. В расположенные ниже части колонны флегма будет поступать не только по центру, но и по всей площади сечения колонны:

Профиль распределения флегмы существенно меняется — флегма растекается по краям. Ещё более наглядно это проявляется на участке ниже:

На картинках всё строго: вероятность смещения капель флегмы к центру или к краю одинакова. Увеличение потока флегмы по внутреннему периметру статистически неизбежно, но, к сожалению, к этому эффекту добавляется конденсация части пара на стенках колонны — теплоизоляция всегда неидеальна.

Этот эффект способен сильно уменьшить разделительную способность колонны. В промышленности с ним борются установкой перераспределителей флегмы (как правило это воронка с отбортованными прорезями — она пропускает пар и собирает флегму в центре колонны). Устанавливают их через каждые десять диаметров колонны (надо меньше), это некоторый технологический оптимум — более частая установка увеличивает общую высоту колонны, менее частая — существенно уменьшает эффективность.

Для лабораторных колонн такие перераспределители слишком дороги, бороться с пристеночным эффектом можно проще — установкой регулярных преград по периметру колонны, которые разрывают поток, стекающий по стенке. Это менее эффективно, чем воронка, но увеличивает эффективность разделения на 3 — 5 %, не увеличивая высоту ректифицирующей части колонны.

В качестве преграды используется разрезное кольцо из прутка, диаметр которого в 8 — 10 раз меньше диаметра колонны, материал — резина или силикон. Рекомендуемая дистанция между ними: 7 — 8 диаметров колонны.

Вот примерно такое. Конечно, кольцо должно плотно прилегать к внутренней стенке колонны — для этого из кольца большего диаметра вырезают сегмент, подгоняя кольцо под нужный размер.

Платой за некоторое увеличение эффективности будет небольшое снижение производительности, т.к. существенная часть флегмы стекает по стенкам. Но потери не значимы, т.к. стекающая по стенке флегма в наименьшей степени участвует в процессах массообмена.

Комментарии
Комментариев пока нет.

Добавить комментарий

Связаться с нами