Cтраница 1
Вестхавер [27] показал, что имеется хорошее соответствие между фактически наблюдаемыми составами в верху колонны и в кубе и величинами, вычисленными по уравнению, выведенному из рассмотрения диффузии и течения противотоков жидкости и пара. Кун [179, 25], исходя из тех же предпосылок, независимо пришел к таким же результатам. Уравнение Вестхавера применимо лишь для пустой трубки, в которой жидкая флегма присутствует в виде пленки на стенках, а пар - в виде сплошного столба. Распространение этого уравнения на обычные насадочные колонны требует введения произвольных констант. [1]
Вестхавер [5] показал ( рис. 1), что вычисленные величины ВЭТТ находятся в хорошем согласии с экспериментальными данными Роза [1] для колонки диаметром 0 6 см, изолированной вакуумной муфтой с компенсирующим обогревом. Если применять одну только вакуумную муфту, то колонка диаметром 0 6 см дает большую эффективность, чем при работе с обогревом. Поскольку скорость флегмы измерялась лишь внизу колонки, то этот результат возможно объясняется тем, что скорость пара в верхней части необогреваемой колонки, изолированной одной вакуумной муфтой, была меньше, чем величина, вычисленная по скорости стекания флегмы в основании колонки. Это предположение подтверждается тем фактом, что Роз не мог добиться орошения в отсутствие обогрева при очень малой скорости пара внизу-оюлонки. Сравнение результатов, полученных с колонками диаметром 0 3 и 0 6 см, не указывает на большую эффективность узкой колонки, как это предсказывает теория. Повидимому, и здесь объяснение следует искать в условиях теплоизоляции. [2]
Методы Вестхавера, Куна и Боумена предназначены для случаев обмена компонентами между потоками пара и жидкости после того, как колонна достигнет равновесия при полном орошении или при стабилизированной разгонке с частичным орошением. Коген [24] рассмотрел изменения, происходящие во время начального периода работы, когда колонна лишь подходит к установившемуся состоянию. Это является весьма важным вследствие большой продолжительности начального периода при разделении изотопов или других близкокипящих смесей. [3]
Брюэру и Вестхаверу, от размеров и формы реакционной трубки, при данной же трубке не зависит от давления и градиента потенциала в разряде. Эти данные и привели к представлению о ионе N2 как активной частице при синтезе аммиака, так как, с одной стороны, концентрация ионов пропорциональна силе тока и, следовательно, по основному закону химической кинетики должно оправдываться эмпирически найденное соотношение. С другой стороны, предположение о возбужденных молекулах как активных частицах отвергается независимостью скорости реакции от давления, так как их концентрация должна уменьшаться с ростом давления. [4]
Вычислено по уравнению Вестхавера при Dv 0 26 см2 / сек. [5]
В случае частичного орошения Вестхавер принимает, что имеется небольшой избыток поднимающегося потока пара & Va по сравнению с потоком пара, эквивалентным жидкой флегме. [6]
Даже поверхностное рассмотрение уравнения Вестхавера показывает, что уменьшение давления влияет на разгонку в двух направлениях. Причиной влияния в обоих случаях является возрастание коэффициента диффузии. Оно увеличивает скорость перемешивания в горизонтальном направлении, что помогает диффузии между фазами и таким образом способствует улучшению разделения. В то же время ускоряется перемешивание и в вертикальном направлении, так что поток пара не может уже поддерживать вертикальный градиент концентраций. Кроме того, снижается скорость установления равновесия между фазами, что вызывается уменьшением абсолютной скорости испарения и конденсации при малом давлении. Снижение скорости испарения и конденсации по мере того, как давление стремится к нулю, более чем уравновешивается повышением скорости переноса путем диффузии, так как последняя влияет лишь на состав паровой фазы. При высоких давлениях разделение также стремится к нулю, главным образом вследствие плохого переноса вещества диффузией, и при критическом давлении разделение не будет иметь места. Следует напомнить, что приведенные выше рассуждения применимы только к контактной ректификации и что термическая ректификация подвергается воздействию лишь со стороны усиливающейся диффузии вдоль оси по мере падения давления. По этой причине для вакуумперегонки термическая ректификация обладает рядом преимуществ. [7]
Совершенно ясно, что уравнения и умозаключения Вестхавера не будут пригодны, если предполагать наличие относительно толстой пленки жидкости или медленное движение пара или же пленки жидкости, оказывающей заметное сопротивление диффузии вблизи поверхности. [8]
Фактическое значение ВЭТТ для колонки № 4 было равно 3 0 см, что более, чем в 4 раза, превышает расчетное. Таким образом уравнение Вестхавера экспериментальными данными не подтверждается. [9]
Таким образом, уменьшение величины / или ВЭТТ может быть достигнуто снижением скорости пара, уменьшением диаметра трубки и увеличением коэффициента диффузии. Все эти рассуждения согласуются с опытом, и величина /, вычисленная по последнему уравнению, находится в достаточно хорошем соответствии с опытом, как это видно при рассмотрении рис. 1 и 2, приведенных в оригинальной работе Вестхавера. [10]
Вестхавер [27] показал, что имеется хорошее соответствие между фактически наблюдаемыми составами в верху колонны и в кубе и величинами, вычисленными по уравнению, выведенному из рассмотрения диффузии и течения противотоков жидкости и пара. Кун [179, 25], исходя из тех же предпосылок, независимо пришел к таким же результатам. Уравнение Вестхавера применимо лишь для пустой трубки, в которой жидкая флегма присутствует в виде пленки на стенках, а пар - в виде сплошного столба. Распространение этого уравнения на обычные насадочные колонны требует введения произвольных констант. [11]
Эти молекулы некрепко связаны1 и происходит непрерывный обмен между молекулами в поверхностном слое и молекулами в глубине раствора. Разные молекулы отличаются силой своей связи с поверхностью и, когда устанавливается равновесие, состав вещества поверхностного слоя будет отличаться от состава окружающего раствора. Вещество в поверхностном слое относят к адсорбционной фазе, так как оно отличается от вещества жидкой фазы. Так же как и в других двухфазных процессах разделения, существует различие в составе фаз, которое позволяет разделить компоненты смеси. Мэйр, Вестхавер и Россини [13] применили к анализу разделительной адсорбции понятия, общие для других двухфазных разделительных процессов, как например, фракционная дистилляция. [12]