ЭлБиб

иноделие

иноградарство

5/2012

виноделие

Для определения числа реальных

или действительных тарелок необхо

димо знать коэффициент полезного

действия тарелки, который меняется

по высоте колонны и был нам неиз

вестен, поэтому мы использовали еще

один метод —

определение действи-

тельного числа тарелок

(ступеней из

менения концентраций)

с помощью

кинетической кривой [3, 4]. При этом

необходимо определить число ступе

ней изменения концентрации и высо

ту ректификационной колонны для

получения плодового спирта на ней

концентрацией в соответствии с ГОСТ

Р 51279–99 не более 86 %об.

Следует заметить, что ректифика

ционная колонна РУМ-1 состоит из

3 царг общей высотой 1,8 м, и ректи

фикат может иметь концентрацию

96,6 %об. В наших экспериментах ис

пользовали одну царгу.

Для построения кинетической кри

вой

(рис. 2) рассчитывают вначале

по уравнениям, полученным с учетом

подобия массообменных процессов,

коэффициентымассоотдачи в паровой

фазе

и жидкой фазе

, используя

диффузионные критерии Нуссельта,

Рейнольдса и Прандтля. В нашем

примере получены

= 0,020 кмоль/

(м

·с),

= 0,131 кмоль/(м

·с). Далее

рассчитывают коэффициент массопе

редачи (например, в концентрациях

фазы

= ———————,

—— + ——

где

— тангенс угла наклона линии

равновесия на различных ее участках;

так, при

= 5 %моль

= 2,72.

= ———————— =

1 2,72

——— + ———

0,020 0,131

= 0,014 кмоль/(м

·с).

Рассчитывают число единиц пере

носа по фазе

= ————,

где

—мольнаямасса пара, кг/кмоль;

— средняя скорость пара в рабочем

сечении колонны, м/с;

— плотность

пара, кг/дм

0,014·23,9

= ——————— = 0,5.

0,7·0,817

Измеряют величину отрезков

АС

в мм между рабочей и равновесной

линией (

= 13 мм); величина от

резка

АС

СВ

= ———;

= —— = 7 мм.

0,5

На линии

откладывают отре

зок

— находят точку

Аналогично производят расчеты

для других значений

: 10, 20, 30, 40,

45 %моль. Соединяя точки

, получа

ют на графике кинетическуюкривую

на рис. 2.

Из рис. 2 видно, что если число тео

ретических тарелок-ступеней равно

1,9, то число ступеней между рабо

чей линией и кинетической кривой

= 3,9.

Высота царги колонны, при которой

проходили эксперименты,

, состав

ляла 0,53 м. Эксперимент проводили

в 3 повторностях, количество ступеней

колебалось в пределах 3,8–4,2; для

расчета по рис. 2

принято равным

3,9. Таким образом, высота слоя насад

ки

, эквивалентного одной ступени

(действительной тарелке), составляет

= 0,53/3,9 = 0,135 м. Следовательно,

для получения плодового спирта кон

центрацией 86 %об. при флегмовом

числе, равном 2, необходимо 4,5

высота массообменной части колонны

определится как (

– 1) ∙

= (4,5 –

– 1) · 0,135= 0,47 м (принято 0,5 м).

Функцию одной тарелки выполняет

кипятильник.

Таким образом,

установка с рек-

тификационной царгой со спирально-

призматической насадкой отличается

компактностью

Для изменения крепости спирта по

требуется изменить флегмовое число.

Известно, что оно влияет как на тех

нологические показатели работы уста

новки (концентрацию отбираемого

спирта, число тарелок), так и на тех

нико-экономические (затраты энерго

ресурсов на процесс).

Мыпоставили сериюопытов по рек

тификации при флегмовых числах от

1 до 6. Расчеты по влияниюфлегмово

го числа на расходы энергоносителей

(расход теплоты и воды) на процесс

показали его оптимальную величину,

равную2. Увеличение флегмового чис

ла более 4 приводит к значительному

повышению затрат энергоносителей

на процесс получения продукта.

Таким образом, на основании ре

зультатов научно-исследовательской

работы рекомендованы для использо

вания в производственных условиях

некоторые режимы ректификации

плодового спирта, при которых мини

мизируются расходы энергоносителей,

снижая тем самым себестоимость про

дукции и повышая конкурентоспособ

ность готового продукта.

Результаты экспериментов можно

также принять во внимание при проек-

тировании промышленных установок

так как влияющее на моделирование

перемешивание массообменных по

токов в насадочных (пленочных) ко

лоннах практически отсутствует; при

этом, по литературным данным [5],

характерна цепочка при изменении

масштаба аппарата: подобие — на-

рушение структуры — структурная

самоорганизация

».

Промышленная установка (типа

РУМ-1) может быть оснащена кубом-

кипятильником емкостью до 5 м

. Она

обладает производительностьюпри от

боре основной фракции от 1 до 30 л/ч;

при этом длительность сгонки должна

составлять 7–10 ч, что позволит сфор

мировать ряд примесей, придающих

приятный вкус и аромат продукту —

плодовому спирту. Установка приме

нима как для однократной, так и для

двукратной перегонки, при которой

вкусовые качества выше.

Список литературы

Нужный, В.П.

Алкогольная смертность и токсич

ность алкогольных напитков/В.П. Нужный,

С.А. Савчук//Партнеры и конкуренты. 2005.

№5–7.

Шейн, А.Е.

Методика и практика проведения экс-

периментальных работ/А.Е. Шейн//М.: Издатель-

ский комплекс МТИПП, 1985. 118 с.

Касаткин, А.Г.

Основные процессы и аппара-

ты химической технологии/А.Г. Касаткин//Изд

10‑е. — ТИД «Альянс», 2004. 753 с.

Васильева, А.С.

Оценка эффективности ректифи-

кационной колонны с контактными устройствами

типа Зульцер путем расчета ВЭТС, ВЭП и коэффи-

циента укрепления/А.С. Васильева, С.С. Щерба-

ков, А.В. Грызенков// Сб. мат-ов «Общеунивер-

ситетская научная конференция молодых ученых

и специалистов. — М.: Издательский комплекс

МГУПП, 2009. С. 205–210.

Коновалов, В.И.

Явления переноса и кине-

тика промышленных процессов: модель и

реальность/В.И. Коновалов//Сб. науч. трудов к

100‑летию П.Г. Романкова (Санкт-Петербургский

государственный технологический институт—тех-

нический университет). СПб., 2004.



Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека