Непонятен механизм разделения бинарной смеси при дистилляции.

[Rudy 332]

Нет, не получится. Твой конденсат сразу закипит. А поскольку спирт испаряется лучше, то, по мере кипения, его крепость будет снижаться пока не дойдет до крепости в баке. Вот тут и наступит равновесие - температура кипения станет равной температуре пара.

[asmel 47]

Нет, не получится.

Из твоих рассуждений следует, что при дистилляции 40% спирта через прямоточник, при очень малом потоке охлаждающей воды, на выходе прямоточника будет очень медленно капать 40% спирт с температурой 84С. Можно конечно проверить, но что-то мне говорит - этого не будет.

Изменено 11 февраля 2017 пользователем asmel

[Rudy 332]

Можешь и проверить, если хочется. Но заметь, при температуре 84.1*С ничего с крепостью более 40%об капать не сможет - просто испарится.

 

Но есть и второй тупой вопрос. Условия те же

1.В баке 40%об, Ткип=Тпара=84.1*С, крепость пара=79.3 (%об-условно).

2.Пар с крепостью 79.3(%об-условно) и температурой 84.1*С конденсируется на охлаждаемой (тем же потоком "холода") поверхности и дает конденсат крепостью, как мы уже выяснили, 40%об если поток "холода" недостаточен для полной конденсации пара.

3. Пусть из бака летит 1 кг пара в единицу времени. При крепости пара 79.3%об (72.62%мас) это дает 726.2 г спирта и 273.8 г воды.

4. Пусть поток "холода" таков, что конденсируется половина (по массе) проходящего пара.

 

Вопрос такой - какая крепость пара будет после взаимодействия с охлаждающей поверхностью?

И какая будет температура пара на выходе?

Ну и на закуску - какая будет температура охлаждающей поверхности?

 

Для начала можно снизить массу сконденсированного пара до 1г и считать, что конденсация влияет слабо. Важно понять тенденцию.

Изменено 11 февраля 2017 пользователем Rudy

[firt 49]

Я законами оперировать не могу, непомню уже, все на уровень подсознания ушло.

Ошибка в том что динамическую систему - рассматриваете по статическим законам. Парциональное давление рассматривается для равновесной системы, испарение и конденсация это изменение - динамика.

Разность концентрации веществ в жидкости и паре, зависит от количества энергии потраченной на испарение малекул каждого из компанентов (оно еще и не постоянно, зависит от концентрации компонентов в смеси, чем и объясняется изменяющийся крект). Чем меньше энергии нужно затратить на переход из жидкостного состояния в газообразно - тем более интенсивно испаряется компонент и тем больше его концентрация в паре.

Еще одна ошибка - попытка обосновать парциональным давлением (т е законами для равновесия пара) состав конденсата. Если бы каждую молекулу после конденсации тут же уберали из сестемы, тогда такой способ бы имел право существовать. Интересно как это сделать на практике.

Изменено 11 февраля 2017 пользователем firt

[Rudy 332]

Ну это, как раз, чисто стационарный процесс - поток пара постоянен, все температуры постоянны, поток "холода" постоянен. Элементарный процесс тепломассообмена.

 

И этот процесс происходит в каждой тарелке колонны, если ты с ним не разобрался - не стоит идти дальше.

Изменено 11 февраля 2017 пользователем Rudy

[POLE 728]

 

 

Элементарный процесс тепломассообмена.

на самом деле сложный процесс за счет массопереноса, где одну из основных ролей играют силы поверхностного натяжения.

Все просто - тепломассобмен это перенос тепла между массами. Массоперенос - перенос масс. Применительно к теме разговора - перенос масс пара и конденсата.

 

Тут поподробнее:

"Выдержка из книги Петухов Б.С. Справочник по теплообменникам. т.1
Массоперенос, в принципе, может происходить и в теплообменниках, в которых отсутствует прямой контакт теплоносителей. Таким аппаратом является, например, паровой конденсатор. В нем охлаждающая вода течет по трубам, а пар конденсируется на наружной поверхности труб. Строго говоря, в этом аппарате существуют три компонента: охлаждающая вода, водяной пар ( в смеси с небольшим количеством воздуха) и конденсат. Потоки двух последних сред находятся в непосредственном контакте."

Вторая ссылка:

"10 . Массоперенос - самопроизвольный необратимый процесс переноса массы данного вещества в пространстве с неоднородным полем химического потенциала этого вещества (в простейшем случае - с неоднородным полем концентрации или парциального давления данного вещества)." Источник: РБ 020-01: Методика оценки выбросов соединений йода в атмосферу при авариях на АЭС с реакторами ВВЭР-1000
 

[firt 49]

[member=Rudy],
Да вот как раз не постоянен, система не замкнута и не находится в равновесии.
Я когда умничать пытаюсь, коряво выражаюсь немного конечно. Но у тебя, как я вижу тоже тяжело ватт с пониманием процесса.
Человек спросил в чем он ошибается. Так ошибка основная в том что он считает замкнутую равновесную систему пар-жидкость, при этом говорит о фазе жидкости и совсем не берет ее в расчет. И непонимает того что конденсируется все, и испаряются тоже все каждую единицу времени.
Кстати ответь, от чего зависит состав пара? Сразу скажу, что в равновесной системе стали подводить непрерывно тепло - это условие для понимания задачи.
Да и с тепломассообменом у меня все впорядке, чтобы он проходил в колонне, равновесие как раз сдвинуто.

[asmel 47]

Можешь и проверить, если хочется. Но заметь, при температуре 84.1*С ничего с крепостью более 40%об капать не сможет - просто испарится.

Rudy решил проверить на бумажке, опять что-то не вяжется.

Процент спирта в паре от кипящего 40% раствора - 79.25% (балдею от удобств твоего калькулятора)

В правый бачок собирается 40% спирт т к температура первого холодильника 84.1С

Тогда в большой бак должен идти тоже 40% спирт - иначе нарушится баланс спирт-вода.

Изменено 12 февраля 2017 пользователем asmel

[firt 49]

[member=asmel], да с чего бы это? Ты опять не учитываешь что для того чтобы что то капало в бак, из бака сперва нужно что то забрать. Ты не корректно условия задаеш

[Rudy 332]

Rudy решил проверить на бумажке, опять что-то не вяжется.

Процент спирта в паре от кипящего 40% раствора - 79.25% (балдею от удобств твоего калькулятора)

В правый бачок собирается 40% спирт т к температура первого холодильника 84.1С

Тогда в большой бак должен идти тоже 40% спирт - иначе нарушится баланс спирт-вода.

Ничего подобного. Ведь из бака спирта испаряется больше чем воды. Соответственно избыток спирта из основного холодильника восстанавливает баланс.

 

Твоя система просто потихоньку прекачивает 40% раствор из основного бака в дополнительный.

[asmel 47]

[b][member=Rudy][/b],  с твоим   http://forum.grainwine.info/index.php/topic/1281-neponjaten-mehanizm-razdelenija-binarnoi-smesi/page-3#entry214292 разбираюсь, пока много заморочек и несовподений.

[asmel 47]

По этому вопросу http://forum.grainwine.info/index.php/topic/1281-neponjaten-mehanizm-razdelenija-binarnoi-smesi/page-3#entry214292 

 

Кстати, когда я строил графики по экспериментальным данным Когана В.Б.  http://forum.homedistiller.ru/index.php?topic=35266.100#msg12306956

обнаружил интересный факт – при кипячении, при атмосферном давлении Менделеевской водки (примерно 40% или по твоему калькулятору 38%(об)) в пар выходит одинаковое количество молекул воды и спирта.

Условия твоей задачи примерно такие же. Для простоты пусть кубовый спирт будет 38%(об).

 

Исходя из того, что конденсатом на недостаточно холодном радиаторе (по Руди) будет раствор с той же крепостью, что и в кубе т е 38%(об). Т о в 0.5 кг пара будет спирта

 0.5*0.72 = 360 гр спирта и 140 гр воды.

На выходе

спирт  720 – 360 = 360 гр  или 72%(масс) или 79%(об)

вода    280 – 140 =  140 гр

 Таким образом

крепость пара на выходе будет

79%(об)

И какая будет температура пара на выходе?

Такая же, как и на входе 84.4С (по Руди)

Ну и на закуску - какая будет температура охлаждающей поверхности?

Такая же  84.4С

 

Очень часто путаюсь, как в расчетах, так и в принципах - так что все это ИМХО.

Изменено 12 февраля 2017 пользователем asmel

[П_Андрей_В 57]

Если в баке 40%, то в паре будет крепость примерно - 74,5%, если половину пара сконденсировать и вывести из системы, то в конечном паре будет  примерно - 79%.  

 

Первая капля (образно) конденсируется согласно крепости кубовой навалки, а так,  как при конденсации конденсируется преимущественно вода, то пар укрепляется постоянно. С ростом объема конденсата ,в паре растет концентрация спирта.  

Изменено 13 февраля 2017 пользователем П_Андрей_В

[Rudy 332]

Ага, уже ближе. Если рассуждать очень грубо то получается примерно так.

 

1. Сконденсировалась половина пара - получили конденсат с крепостью 79.3 %об. Но его температура кипения (79.97*С) ниже температуры пара (84.1*С). Поэтому этот конденсат начнет кипеть до тех пор, пока его крепость не снизится до некоторой величины (для грубой прикидки можно взять те же 40%об, но, как увидим, она будет выше).

 

2. При кипении конденсата с начальной крепостью 79.3 %об произойдут 2 вещи

• Выделится пар с высокой крепостью - от 87.92%об (в начале кипения) и, примерно 79.3 %об в конце (крепость конденсата будет снижаться по мере кипения). Этот пар имеет крепость выше крепости исходного  пара (79.3 %об) и, смешавшисть с остатками исходного пара, обогатит его спиртом. Т.е. крепость пара на выходе возрастет.
• Кипение конденсата будет происходить за счет охлаждения исходного пара, НО(!!!), при одновременном повышении его крепости

Таким образом, будет происходить укрепление исходного пара с соответствующим снижением его температуры. Можно конечно и точно подсчитать и крепости и температуры, но, сейчас, это не нужно - важна тенденция.

 

А крепость конденсата, с учетом описанных процессов, вырастет и (грубо) станет соответствовать температуре и крепости выходящего пара (т.е. температура его кипения будет равна температуре выходящего пара).

 

Если вы обратили внимание, то ответ на первый тупой вопрос, содержал очень серьезные упрощение. Было сказано, что при малом потоке "холода" конденсат будет иметь крепость равную крепости в баке (40%об). А когда поток "холода" будет достаточно велик, чтобы  сконденсировать весь пар - его крепость станет равна крепости пара (79.3 %об).

 

Вот теперь, с учетом сказанного, можно уточнить - крепость конденсата будет расти по мере увеличения потока "холода" от 40%об (крепость в баке) до 79.3 %об (крепость пара из бака).

 

И, когда поток "холода" будет близок к конденсации всего пара (чуть меньше), крепость остатков пара на выходе будет 87.92%об, а температура пара (и, грубо, температура охлаждающей поверхности) будет 79.97*С..

Изменено 12 февраля 2017 пользователем Rudy

[asmel 47]

[member=Rudy], при помощи твоих рассуждений, похоже, до меня начало доходить решение проблемы, обозначенной в топике темы.

1. Путаница  произошла из-за неправильных аналогий (в моем понимании) кипение - конденсация - испарение.

2. Правильные аналогии: испарение - конденсация, кипение - точка росы.

3. Испарение происходит непрерывно, также как и конденсация.

4. Кипение по всему объему происходит при определенном давлении и температуре, также как и точка росы - конденсация по всему

    объему при  определенной температуре и парциальном давлении.

 

PS. в этом вопросе: "состояние термодинамического равновесия, равновесные состояния, гомогенность газов" и т п на мой взгляд полная 

      лабуда. Примерно, как тетки уфологи начинают рассказывать про торсионные поля.

Изменено 13 февраля 2017 пользователем asmel

[firt 49]

Да дело не в лабуде, считать то все равно приходится по равновесным состояниям. Просто нужно понимать, что кипение происходит при постоянном подводе тепла к жидкости за счет чего нарушается процесс равновесия и жидкость покидает больше молекул чем конденсируется, при этом осуществляется перенос энергии из жидкости в пар.

А конденсация это перенос энергии в жидкость из пара и непрерывный отвод этой энергии из жидкости.

В обоих случаях создается градиент температуры дабы процес переноса происходил.

[fatt 116]

http://cyberleninka.ru/article/n/modelirovanie-ravnovesiya-v-troynyh-sistemah-zhidkost-zhidkost-izobutanol-etanol-voda-i-izoamilol-etanol-voda

Эт так для информации.

[asmel 47]

 

 

Эт так для информации.

Я такой информации могу настричь на терабайт. Где конкретные ответы.

[fatt 116]

 

 

Где конкретные ответы.

Имхо надо потратить время и разобраться и с UNIQUAC и NRTL.. "На пальцах" нихера не выйдет. Вопрос весьма сложный.

[asmel 47]

Имхо надо потратить время и разобраться и с UNIQUAC и NRTL.. "На пальцах" нихера не выйдет. Вопрос весьма сложный.

Ни азеотропное разделение ни  энергоэффективность разделения в заголовке темы не затрагивались. Вопрос касался таблицы умножения для термодинамики процесса разделения бинарной смеси.

Изменено 13 февраля 2017 пользователем asmel

[П_Андрей_В 57]

1. Сконденсировалась половина пара - получили конденсат с крепостью 79.3 %об.

 

 

А у меня по диаграмме равновесия получается, что не конденсат получается - 79, 3%, а пар такой концентрации из этого конденсата. Я не правильно читал диаграмму?? 

Изменено 13 февраля 2017 пользователем П_Андрей_В

[asmel 47]

 

 

Из твоих рассуждений(Rudy) следует, что при дистилляции 40% (38%) спирта через прямоточник, при очень малом потоке охлаждающей воды, на выходе прямоточника будет очень медленно капать 40% (38%) спирт с температурой 84С(84.4C).

Исходя из моих нынешних знаний попытаюсь, Rudy, с тобой немного не согласиться.

1. кипит раствор, выделяющий в пар одинаковое число молекул как спирта, так и воды.

2. эти молекулы, контактируя с охлаждающей поверхностью (неважно, насколько она холодная)

    отдают часть своей энергии этой поверхности. При этом должна произойти конденсация этих молекул

    на охлаждающую поверхность.

3. ИМХО на холодную поверхность прилипнет одинаковое количество молекул как спирта, так и воды,

    т к их содержание в паре одинаково.

4. Отсюда конденсат на стенках холодильника (любой холодности) 78.63% -  далеко не 38%.

[fatt 116]

 

 

Ни азеотропное разделение ни энергоэффективность разделения в заголовке темы не затрагивались. Вопрос касался таблицы умножения для термодинамики процесса разделения бинарной смеси.

Это как?

[asmel 47]

вот так http://forum.grainwine.info/index.php/topic/1281-neponjaten-mehanizm-razdelenija-binarnoi-smesi/page-4?do=findComment&comment=215917

[fatt 116]

Понял Успехов!