Теория дистилляции.

Извини, но я понимаю это несколько по-другому, поправь, если не так.

Сделали насадочную колонну, запустили, нашли оптимальную скорость отбора, измерили крепость в отборе.
Зная крепость в кубе и крепость в отборе посчитали по "рыбке" количество ТТ.
Другое дело, что чем больше ТТ тем мельче шаги на рыбке и точность спиртомера не позволит различить к примеру 10ТТ от 15ТТ.
Поэтому можно прикинуть по справочнику ВТТ для применяемой насадки, диаметра колонны и т.д.
Естественно, реальные и расчетные данные будут отличаться, но колонна в 10ТТ должна соответствовать 10 ступенькам на "рыбке".

Или другой вариант: сделали тарельчатую колонну из 10 тарелок. А при ее работе оказалось, что она выдает крепость, соответствующую 6 ступеням, т.е. 6ТТ. Значит, КПД физической тарелки в нашей колонне 60%.

В насадочной колонне нет физических тарелок, поэтому ее свойства определяются числом ТТ и понятие КПД тут не применимо, разве не так?

 

ИМХО, раствор спирта в воде при Т<Tкип не кипит и кипеть не может. Происходит процесс испарения с поверхности. Зависимость скорости испарения от температуры гладкая и монотонная.
Но, если раствор граничит с водяным паром, имеющим температуру 100*С, то тепловая энергия будет передаваться от границы сред вглубь. При этом температура раствора в поверхностном слое будет выше, чем внутри раствора, создастся градиент температуры, вектор которого будет направлен навстречу тепловому потоку. При некоторой температуре раствора температура граничного слоя достигнет Ткип. Но для этого необходимо, чтобы поступающий водяной пар обеспечил такой приток тепловой энергии, чтобы обеспечить требуемый перепад температур. Тогда вся избыточная энергия пара будет вызывать прямое парообразование из граничного слоя, которое Баш никак не хочет называть кипением.
Я наблюдал барботаж спиртового раствора водяным паром. При этом в холодном растворе выходящие пузыри пара поднимались вверх, быстро уменьшаясь в размерах и схлопывались не достигая поверхности. По мере нагрева скорость схлопывания пузырьков уменьшалась. В какой-то момент пузырьки перестали уменьшаться в размере, а потом стали увеличиваться. В установившемся режиме пузыри поднимаясь к поверхности увеличивались раза в 4 в диаметре.

 

Если в раствор спирта в воде, предварительно разогретый до Ткип. и залитый в термос, опустить металлический прут, нагретый до 100*С, будет ли раствор кипеть?

 

Все это было бы так... в невесомости.
Но пузырек всплывает вверх, поэтому все "масло" с твоего "бутерброда" будет смываться встречным потоком, подставляя при этом пару все новые, еще не разбавленные конденсатом слои жидкости.

 

Если в замкнутой системе в нагретую до температуры кипения жидкость поместить тело, нагретое до большей температуры, то избыточная энергия вызовет парообразование. Ей просто некуда больше деться. Это следует из закона сохранения энергии, а точнее, из первого и второго начал т/д. И совершенно не важно, в какой фазе находится помещаемое тело.
Существует только два вида парообразования - испарение и кипение.
Парообразование, происходящее в жидкости, нагретой до Ткип. за счет передачи ей дополнительной тепловой энергии называется кипением.

 

Где ты увидел противоречие со вторым началом? Пар горячее жидкости - вот он ей и передает энергию.
Почему ты утверждаешь, что жидкость не может получить от пара лишней энергии?
Если пар горячее жидкости, то она эту энергию получит исходя из второго начала.

Кстати, а что будет, если в кастрюлю спирта, доведенного почти до кипения, вылить стакан кипятка, как ты думаешь?

 

Ну, навскидку приходит такая методика:
Имеем бинарную смесь с известной концентрацией при температуре Т1 и известным весом.
Имеем в парообразном состоянии некоторое количество воды и спирта при температуре Т2, приходящее в единицу времени.
Составляем систему дифференциальных уравнений исходя из закона сохранения. Учитываем при этом дополнительное тепло, выделяющееся при конденсации и потребляемое при парообразовании.
Решаем и получаем сколько стало жидкости, сколько пара и какие концентрации получились.
После чего интегрируем по времени и моделируем процесс.

 

Bashh, Сыр, масло,хлеб - совсем запутал!

Ну да, произошел тепломассообмен.

А я о чем?!

Так пар охлаждается, или нагревается - ты уж определись?

Пузырек пара всплывает вверх, расталкивая сыр и масло, сыр с маслом остаются внизу и пузырек снова окружает неразбавленный слой флегмы.
Процесс ТМО продолжается до тех пор, пока пузырек не сравняется по температуре с флегмой, либо не достигнет поверхности.
Вопрос только в том, что наступит раньше. Понятно отсюда, что барботер не может выдать больше одной ступени (ЕП, ТТ - хоть как назови). Но есть высота слоя жидкости, необходимая для достижения этой ступени. И эта высота тем меньше, чем меньше диаметр пузырьков.
Если ты имеешь в виду отвод тепла наружу через стенки, так вспомни: ты сам оценивал тепловую мощность входящего в барботер пара в 1КВт, а рассеиваемую барботером мощность в 100 Вт. Избыточной тепловой энергии пузырьков хватит, чтобы поддерживать температуру жидкости на уровне Ткип и производить спиртовой пар, и еще с лихвой останется чтобы "пробить" следующие барботеры.
Тебя же не смущает, что брага в кубе кипит, несмотря на потери тепла через стенки - просто часть подводимой к кубу энергии тратится на потери, а остальное - на парообразование (кипение).

 

ИМХО, это было бы ДЕЛО на уровне докторской. Извините, но у меня нет ни времени, ни необходимых знаний вопроса, чтобы математически описать процесс МСД со всеми нюансами.
Я могу проводить качественный анализ процессов, но для количественной оценки требуется в сотни раз большие усилия.
Гораздо проще проводить опыты и из них делать заключения.

 

Скорость движения пузырьков пара, поднимающихся вверх, в неразбавленные слои жидкости в барботере вполне соизмерима со скоростью стекания флегмы в более горячие слои пара в колонне. Тот же эффект, только достигнутый другим способом.
А вот на стенках барботера действительно образуется тепловой бутерброд, теплового градиента пара по высоте там нет, поэтому стекать будет и сыр, и масло и условия для ТМО будут весьма скудные.

Я очень много слышал слов о твоих замерах температуры, только вот результатов замеров так и не добился от тебя.
Собираюсь к осени заказать из Китая пучек электронных температурных датчиков, вот тогда и промерю все основательно.

Кстати, ты видимо не совсем правильно понимаешь термин "качественный анализ" - это не значит "очень хороший", а всего лишь сравнительный на уровне "лучше-хуже", без цифр, к примеру ТМО на стенках барботера и внутри жидкости при барботаже.

Вот еще один момент: предположим, ТМО при барботаже существенно меньше, чем на стенках выше уровня жидкости.
Тогда если мы будем барботировать брагу водяным паром, то пар, выходящий на поверхность браги будет по-прежнему всего-лишь водяным (ты тут очень много рассуждал про бутерброды по этому поводу). Значит на стенках тоже будет конденсироваться вода и никакого ТМО и градуса на выходе не будет вовсе. Но это не так, густые браги перегоняют парогенератором и все отлично работает. На выходе холодильника получается вполне нормальный самогон. Ну и где там происходит ТМО по твоему, как не внутри жидкости?

Я готов поставить простейший эксперимент:
Залить в барботер спиртовой раствор градусов 40 практически под завязку, чтобы свободных стенок для ТМО там почти не было, соединить выход с холодильником силиконовым шлангом, чтобы уменьшить ТМО в шланге и подать на вход водяной пар.
Следуя твоей логике, на выходе должны получить градусов 20-30 крепости, не так ли?

 

Не такой - я подключал еще четыре барботера и замерял крепость на выходе.
Я предлагаю определить в чистом виде эффективность ТМО при барботаже в одном барботере - насколько укрепится чистый водяной пар, проходя через раствор спирта. Ты утверждаешь, что эффективность крайне низка - вот и узнаем...

Зачем??? Мы знаем крепость пара на выходе куба. Мы знаем крепость и объем конденсата на выходе. Мы знаем объем барботерного остатка. Подсчитать его крепость - задачка по арифметике для средней школы. Не согласен?

 

А давай я решу на примере твоего двухуровневого барботера
Ты привел практически все данные, необходимые для решения, кроме объема барботерного остатка.
Осмелюсь предположить, что после того, как ты отобрал первые 100 мл конденсата в нижнем барботере набежало тоже 100 мл остатка.
Если не так, поправь, можно легко пересчитать.

Итак, из куба вышло 200 мл в виде пара, крепостью 75% (чуть округлил для простоты расчета, уж извини).
Из этих 200 мл вышло 200*0,75=150мл спирта.
Крепость отбора составила, по твоим словам, 92%.
Итого, в отбор ушло 100*0.92 = 92мл спирта.
В барботере, таким образом, осталось 58мл спирта, а это при общем объеме в 100мл составит 58%.

Итак, крепость барботерного остатка составляет в твоем случае 58% при крепости кубового в 30%.

И как насчет твоих утверждений о равенстве крепости барботерного и кубового остатков?

 

Что флегмовое число? Тебя начальные условия не устраивают, или как?
Из куба вышло 200мл, 100 вышло наружу, 100 скопилось в нижнем барботере.
Флегмовое число не знаешь, как подсчитать, или в чем вопрос?

 

Ты сам-то прикинь: 100 мл вошло в барботер, 100 мл вышло а в остатке еще 73 мл (83/114).
Ломоносов в гробу перевернулся