Файл: Девятых Г.Г. Глубокая очистка веществ учеб. пособие.pdf

лении. Следовательно', между потоками происходит массообмен, в результате чего процесс разделения ста­ новится многоступенчатым; однократный эффект разде­

Основным недостатком колонн подобного типа явля­ ется то, что в них нельзя разделять термически нестой­ кие вещества. Для того чтобы производительность таких колонн была более или менее удовлетворительной, темпе­ ратуру проволоки приходится поддерживать равной 800—1000° С; термически нестойкие вещества при этом разлагаются на поверхности проволоки. Недостатком яв-

125

ляется также и то, что для нагрева расходуется дорогой вид энергии — электроэнергия.

Колонны типа коаксиальных цилиндров. Схема колон­ ны такого типа изображена на рис. 44. Диаметр внутрен­ него цилиндра / лежит обычно в пределах 20—80 мм, зазор 2 между внешней стенкой внутреннего цилиндра и внутренней стенкой внешнего цилиндра 3 составляет 0,25—0,5 мм. Через краны 4 и 5, соединенные с зазором, производится ввод смеси и отбор продукта. Преимущест­ вом такого типа колонн является то, что они обладают большей производительностью, чем колонны с нагревае­ мой проволокой, при малой разности температур между холодной и горячей стенками, роль которых играют соот­ ветствующие поверхности цилиндров. Это позволяет экс­ плуатировать их при сравнительно низких температурах; последнее особенно ценно тогда, когда разделеяемые ве­ щества не обладают высокой термической стойкостью. Однако колонны типа коаксиальных цилиндров применя­ ются редко ввиду значительных технических трудностей в их изготовлении.

При анализе работы термодиффузиоиных колонн обычно пользуются феноменологической теорией, которая исходит из указанного выше факта, что градиент темпе­ ратур в колонне вызыва­

ет градиент концентра­ ций. Работу термодиффу­ зионной колонны в прин­ ципе можно сравнить с работой ректификацион­ ной колонны. Основное различие, не считая раз­ личия в физической при­ роде процессов в обоих случаях, состоит в том,

Рис. 45. Схема участка термодиф- ч т 0 массообмен В первом

фузионной колонны, состоящей случае происходит между

нз двух параллельных пластин восходящим и нисходя­

щим конвекционными по­ токами газа, а не между жидкостью и паром, как во вто­ ром случае.

Разработанная к настоящему времени теория термо­ диффузионного разделения в колонне в математическом описании сложна. Однако наряду со строгим изложением Джонсом и Ферри предложено и элементарное объясне-

126

line сущности процессов, протекающих в колонне. Это изложение является 'Сравнительно доступным и приводит к результатам, отличающимся от результатов строгой теории только числовыми коэффициентами.

1.Скорость движения газа

вколонне

Всоответствии со схемой, представленной на рис. 42, рассмотрим участок термодиффузионной колонны, состо­ ящей из двух параллельных пластин (рис. 45). Скорость течения газа, заключенного между стенками, определяет­ ся следующим уравнением:

Далее примем, что теплопроводность газа не зависит от температуры, т. е.

127

После интегрирования в (IV-18) следует, что

характеристики средней скорости движения холодного и горячего потоков газа 7J:

откуда, полагая, что р г ~ р г ,

. дг

48т] Г

2. Вычисление скорости переноса примеси вдоль по колонне

Пусть примесь концентрируется в холодном потоке. Тогда выражение для скорости переноса примеси Т[ вниз колонны можно записать в виде

128