❄️Семинар 5. Расчет ректификационных колонн. Вывод формул и расчет методом Мак-Кеба и Тиле
Запись семинаров по дисциплине "Машины и аппараты криогенной техники". ?Пятый семинар по ПМиАКТ на кафедре Э4 для магистров первого года обучения. На семинаре была рассмотрена обобщенная схема разделительной установки, включающая блоки компримирования, очистки и осушки, охлаждения в ХМ, охлаждения в основном криогенном ТОА и непосредственно блок разделения. В процессе ознакомления с каждым блоком были даны комментарии по проектированию и расчету отдельного узла установки при различных условиях работы. В основной части семинара были составлены уравнения массового, концентрационного и энергетического балансов для двухсекционных и односекционных ректификационных колонн. Выведены зависимости для расчета долей продукционного и отбросного потоков, коэффициенты извлечения по низкокипящему и высококипящему компоненту, флегмового числа и флегмового отношения, теплоты конденсации и испарения из уравнений энергетического баланса. Для диаграммы y-x были выведены уравнения рабочих линий, рассмотрены предельные положения рабочих линий и их физический смысл. Определены расчетные положения рабочих линий для определения числа теоретических тарелок в двухсекционной и односекционной колонне с различными по температуре кипения продукционными потоками. Цель семинара - дать основные теоретические соотношения, на основании которых изложить полную методику расчета тепломассообменных аппаратов методами Мак-Кеба и Тиле в диаграмме y-x. ⚙️Семинар проводит аспирант кафедры Э4 - Мамедов Владислав Марсельевич. Если у Вас есть замечания по содержанию материала или Вы с чем-то не согласны, пожалуйста, напишите комментарий или свяжитесь по почте (mamedov-vm@bk.ru). ?Материалы, представленные на семинарах, находятся в открытом репозитории на GitHub (github.com/Mamedov-Vladislav/Machines-and-apparatus-for-cryogenic-technology) ?Тайм-коды видео: 00:00 Заставка 00:12 Вступление 00:25 Тема семинара # Обобщенная схема разделительной установки 00:48 Забор воздушной смеси 00:57 Первичная очистка смеси 01:16 Блок компримирования 03:40 Влагоотделитель после сжатия 05:10 Классификация установок по давлению 05:25 Снижение точки россы в ХМ 07:20 Влагоотделитель после охлаждения 07:45 Блок адсорберов, особенности 10:20 Модели воздушной смеси 12:05 Дополнительный холода 12:25 Аммиачная ХМ для ПО 13:40 Основной криогенный ТОА 14:15 Холод отбросного и продукционного потоков 15:26 Место потери эффективности криогенного цикла 16:22 Где реализовывать расширение прямого потока 17:46 Точка ввода смеси # Схема двухсекционной ректификационной колонны 18:57 Конденсатор 19:28 Насадочная часть 19:38 Испаритель 20:10 Обозначения элементов 20:26 Ввод потока рабочей смеси 20:48 Введение обозначений потоков 23:05 Варианты фазового состава потоков 25:36 ... # Уравнения балансов для колонны 26:02 Уравнение массового баланса 27:16 Уравнения концентрационного баланса 27:34 Поток D - жидкий, поток R - жидкий 28:04 Обозначения энтальпий и концентраций 32:23 Поток D - жидкий, поток R - пар 32:58 Поток D - пар, поток R - жидкий 33:15 Поток D - пар, поток R - пар 33:37 Уравнения для односекционной колонны 34:37 Уравнение энергетического баланса # Расчет характеристик колонны 35:08 Расчет коэффициента извлечения (КИ) 36:26 КИ по низкокипящему компоненту 37:17 КИ по высококипящему компоненту 39:25 Расчет расходов 39:32 Вопрос 1 42:02 Расходы продукционных потоков 42:16 Расход низкокипящего компонента 44:16 Расход высококипящего компонента 44:54 Что влияет на расходы компонентов? 48:15 Первый аспект оптимизации (по коэффициенту извлечения) 51:48 ... 52:46 Нормальные условия расчета объемного расхода 54:02 Перевод единицы измерения объемного расхода 54:20 Перевод из рабочих условий в нормальные 54:56 Перевод из нормальных условий в рабочие 55:48 Перевод объемных расходов через ЗСМ 58:00 Вопрос 2 58:46 ... # Тепловые расчет колонны 59:30 Тепловые балансы 01:00:00 Тепловой баланс конденсатора 01:05:53 Тепловой баланс испарителя 01:08:50 Уравнения рабочих линий (РЛ) 01:09:42 Флегмовое отношение (ФО) 01:10:30 Физический смысл ФО 01:13:02 ... 01:13:30 Флегмовое число (ФЧ) 01:14:36 Физический смысл ФЧ # Связь ФЧ и ФО 01:15:32 ФЧ через ФО для концентрационной секции 01:18:56 ФЧ через ФО для исчерпывающей секции 01:22:14 ... # Графический расчет методом Мак-Кеба и Тиле 01:23:00 Построение изобары равновесных состояний y-x 01:23:12 Выбор давления в колонне 01:24:58 Построение диаграммы 01:26:06 Варианты фракционного состава питания колонны 01:29:17 Ограничения для точки пересечения РЛ 01:29:48 Определение положения точки пересечения РЛ 01:31:48 Определение РЛ, соответствующей минимального ФЧ 01:32:36 Определение рабочего ФЧ 01:34:11 Второй аспект оптимизации (по ФЧ) 01:34:20 Построение РЛ 01:35:06 Расчет для односекционной колонны 01:36:30 Построение теоретических тарелок 01:38:52 Вопрос 3 01:42:00 ... 01:42:15 Вопрос 4 01:44:30 Как повысить чистоту продукта? 01:46:42 Геометрический расчет 01:47:36 Нагрузка на конденсатор 01:54:48 Нагрузки на испаритель 01:55:50 Завершение
Запись семинаров по дисциплине "Машины и аппараты криогенной техники". ?Пятый семинар по ПМиАКТ на кафедре Э4 для магистров первого года обучения. На семинаре была рассмотрена обобщенная схема разделительной установки, включающая блоки компримирования, очистки и осушки, охлаждения в ХМ, охлаждения в основном криогенном ТОА и непосредственно блок разделения. В процессе ознакомления с каждым блоком были даны комментарии по проектированию и расчету отдельного узла установки при различных условиях работы. В основной части семинара были составлены уравнения массового, концентрационного и энергетического балансов для двухсекционных и односекционных ректификационных колонн. Выведены зависимости для расчета долей продукционного и отбросного потоков, коэффициенты извлечения по низкокипящему и высококипящему компоненту, флегмового числа и флегмового отношения, теплоты конденсации и испарения из уравнений энергетического баланса. Для диаграммы y-x были выведены уравнения рабочих линий, рассмотрены предельные положения рабочих линий и их физический смысл. Определены расчетные положения рабочих линий для определения числа теоретических тарелок в двухсекционной и односекционной колонне с различными по температуре кипения продукционными потоками. Цель семинара - дать основные теоретические соотношения, на основании которых изложить полную методику расчета тепломассообменных аппаратов методами Мак-Кеба и Тиле в диаграмме y-x. ⚙️Семинар проводит аспирант кафедры Э4 - Мамедов Владислав Марсельевич. Если у Вас есть замечания по содержанию материала или Вы с чем-то не согласны, пожалуйста, напишите комментарий или свяжитесь по почте (mamedov-vm@bk.ru). ?Материалы, представленные на семинарах, находятся в открытом репозитории на GitHub (github.com/Mamedov-Vladislav/Machines-and-apparatus-for-cryogenic-technology) ?Тайм-коды видео: 00:00 Заставка 00:12 Вступление 00:25 Тема семинара # Обобщенная схема разделительной установки 00:48 Забор воздушной смеси 00:57 Первичная очистка смеси 01:16 Блок компримирования 03:40 Влагоотделитель после сжатия 05:10 Классификация установок по давлению 05:25 Снижение точки россы в ХМ 07:20 Влагоотделитель после охлаждения 07:45 Блок адсорберов, особенности 10:20 Модели воздушной смеси 12:05 Дополнительный холода 12:25 Аммиачная ХМ для ПО 13:40 Основной криогенный ТОА 14:15 Холод отбросного и продукционного потоков 15:26 Место потери эффективности криогенного цикла 16:22 Где реализовывать расширение прямого потока 17:46 Точка ввода смеси # Схема двухсекционной ректификационной колонны 18:57 Конденсатор 19:28 Насадочная часть 19:38 Испаритель 20:10 Обозначения элементов 20:26 Ввод потока рабочей смеси 20:48 Введение обозначений потоков 23:05 Варианты фазового состава потоков 25:36 ... # Уравнения балансов для колонны 26:02 Уравнение массового баланса 27:16 Уравнения концентрационного баланса 27:34 Поток D - жидкий, поток R - жидкий 28:04 Обозначения энтальпий и концентраций 32:23 Поток D - жидкий, поток R - пар 32:58 Поток D - пар, поток R - жидкий 33:15 Поток D - пар, поток R - пар 33:37 Уравнения для односекционной колонны 34:37 Уравнение энергетического баланса # Расчет характеристик колонны 35:08 Расчет коэффициента извлечения (КИ) 36:26 КИ по низкокипящему компоненту 37:17 КИ по высококипящему компоненту 39:25 Расчет расходов 39:32 Вопрос 1 42:02 Расходы продукционных потоков 42:16 Расход низкокипящего компонента 44:16 Расход высококипящего компонента 44:54 Что влияет на расходы компонентов? 48:15 Первый аспект оптимизации (по коэффициенту извлечения) 51:48 ... 52:46 Нормальные условия расчета объемного расхода 54:02 Перевод единицы измерения объемного расхода 54:20 Перевод из рабочих условий в нормальные 54:56 Перевод из нормальных условий в рабочие 55:48 Перевод объемных расходов через ЗСМ 58:00 Вопрос 2 58:46 ... # Тепловые расчет колонны 59:30 Тепловые балансы 01:00:00 Тепловой баланс конденсатора 01:05:53 Тепловой баланс испарителя 01:08:50 Уравнения рабочих линий (РЛ) 01:09:42 Флегмовое отношение (ФО) 01:10:30 Физический смысл ФО 01:13:02 ... 01:13:30 Флегмовое число (ФЧ) 01:14:36 Физический смысл ФЧ # Связь ФЧ и ФО 01:15:32 ФЧ через ФО для концентрационной секции 01:18:56 ФЧ через ФО для исчерпывающей секции 01:22:14 ... # Графический расчет методом Мак-Кеба и Тиле 01:23:00 Построение изобары равновесных состояний y-x 01:23:12 Выбор давления в колонне 01:24:58 Построение диаграммы 01:26:06 Варианты фракционного состава питания колонны 01:29:17 Ограничения для точки пересечения РЛ 01:29:48 Определение положения точки пересечения РЛ 01:31:48 Определение РЛ, соответствующей минимального ФЧ 01:32:36 Определение рабочего ФЧ 01:34:11 Второй аспект оптимизации (по ФЧ) 01:34:20 Построение РЛ 01:35:06 Расчет для односекционной колонны 01:36:30 Построение теоретических тарелок 01:38:52 Вопрос 3 01:42:00 ... 01:42:15 Вопрос 4 01:44:30 Как повысить чистоту продукта? 01:46:42 Геометрический расчет 01:47:36 Нагрузка на конденсатор 01:54:48 Нагрузки на испаритель 01:55:50 Завершение