Сущность процесса ректификации спирта или почему происходит тепломассообмен


Donkhan

17.5K
1.2K

Существуют три теории о том, почему происходит массообмен в ректификационной колонне, и что является движущей силой процесса.

Конденсационная теория

Горячий пар соприкасается с холодной флегмой и конденсируется. При этом, выделяется тепло, а нижекипящий компонент переходит из пара в жидкость. За счет выделяющегося тепла происходит испарение жидкости, в которой содержание нижекипящего компонента будет уже больше, чем в изначальном паре.

Из-за того что теплоты испарения для всех перегоняемых компонентов близки, количество выделяемого пара равно количеству сконденсировавшегося пара. Поэтому по всей высоте колонны количество жидкости и пара остается почти постоянным.

Разница температур между паром и флегмой является движущей силой процесса.

Диффузионная теория

Массообмен происходит из-за диффузии нижекипящего компонента из жидкой фазы в газообразную, а вышекипящего из газообразной в жидкую, вследствие разности концентраций.

Разность концентраций является движущей силой процесса.

Конденсационно-диффузионная теория

Объединяет две предыдущих теории. Массопередача невозможна без теплообмена, а теплообмен невозможен без массопередачи.

Компоненты двух фаз движутся к границе их разделения, при этом происходит следующее.

Жидкий поток содержит X нижекипящего компонента. Паровой поток содержит Y нижекипящего компонента. На границе двух фаз получается что  X(на границе) < X(в жидкости), а Y(на границе) > Y(в паре). Из-за этого нижекипящий компонент перемещается из жидкой фазы в газообразную (из зоны с высокой концентрацией в зону с низкой концентрацией). Это часть диффузионной теории.

Конденсация и кипение происходят за счет разницы температур пара и жидкости. Это часть конденсационной теории.

Движущая сила выражена как разностью температур пара и жидкости, так и разностью концентраций Y(на границе)—Y(в паре) и X(на границе)—X(в жидкости).