Процессы в ректификационных установках и их изображение в диаграммах. Принципиальная схема абсорбционных холодильных установок

1. Процессы в ректификационных установках и их изображение в диаграммах (t-y-x), (y-x).

Ректификация- процесс разделения смеси жидких компонентов на практически чистые компоненты путём использования за счёт возвращающейся в аппарат части получаемого продукта для осуществления многократного тепло- и массообмена м/у парами, движущимися противотоком, и жидкостью.

Основным элементом РУ является ректификационная колонна (РК).В состав РУ входят РК, дефлегматор, холодильник, насосы, кубовый подогреватель и др. Рассмотрим процесс ректификации бинарной смеси.

СХЕМА РК:

I- перегонный куб(из него отводится кубовый остаток ВКК)

IIа- укрепляющая часть РК

IIб- исчерпывающая часть РК

III- теплообменник-дефлегматор

IV- сепаратор

V- конденсатор (холодильник).

В перегонном кубе за счёт подводимой теплоты кипит жидкость, пар её поднимается по колонне вверх навстречу жидкости, вводимой на 1 из промежуточных тарелок из исходного бака и на верхнюю тарелку из сепаратора. Из верхней части колонны богатые НКК пары поступают в теплообменник- дефлегматор, конденсируются и в виде парожидкостной смеси поступают в сепаратор. Из сепаратора часть жидкости, называемой флегмой, возвращается в колонну. Другая часть, называемая ректификатом через конденсатор поступает на склад. Процесс тепломассообмена в колонне происходит на тарелках за счёт теплоты конденсации паров ВКК из флегмы НКК и обогащения ВКК.  Пары же наоборот, поднимаясь обогащаются НКК за счёт испарения из флегмы  и обедняются ВКК . Движущей силой процесса тепломассообмена в РК является разность концентраций и температур кипения.

Графическая зависимость связи м/у температурой кипения жидкой бинарной смеси, составом жидкости и составом получающихся паров при заданном давлении, называют фазовой диаграммой t-x-y. По оси абсцисс отложены составы жидкости (x) и паров (y), по оси ординат- температура t. Откладывая температуры кипения t1, t1…tn для смесей состава x1,x2…xn и соединяя полученные точки, получим линию кипения. Откладывая по оси абсцисс составы паров y1,y2…yn при  t1, t1…tn, получим линию конденсации. Температуры кипения(ординаты) соответствуют температурам кипения смесей, составы которых определяются абсциссами. Ординаты линии конденсации выражают температуры конденсации паров, составы которых соответствуют абсциссам этой линии( т.А- температура кипения ВКК, т.В-  температура кипения НКК). Чтобы найти состав пара для бинарной смеси, нужно отложить на оси абсцисс состав этой смеси и из этой точки провести горизонталь до пресечения с линией конденсации. Абсцисса этой точки определяет искомый состав.

Для расчёта РУ часто используют диаграмму равновесия y-x, на которой по оси абсцисс отложены составы жидкостей, а по оси ординат- равновесные с ними составы паров. Их зависимость- линия равновесия. Кривая равновесия всегда выше вспомогательной диагонали: ординаты > абсцисс, т.е. пары всегда обогащены НКК. Чем ближе линия равновесия к диагонали, тем < различается составы пара и жидкости и тем труднее разделяется смесь при ректификации. Кривая равновесия м.б. получена ч помощью фазовой или аналитически.

2.Принципиальная схема абсорбционных холодильных установок.

Особенностью АХУ является использование для получения холода не механической или электрической энергии, а теплоты, которая является часто отходами теплотехнических производств. Это является основным преимуществом АХУ по сравнению с ПКХМ. В АХУ повышение давления хладагента осуществляется с помощью термомеханического компрессора, работа которого основана на использовании экзотермических процессов смешения веществ и эндотермических процессов их разделения. В АХУ применяются бинарные смеси ,состоящие из рабочего агента и поглотителя (абсорбента). При этом температура кипения смеси отличается от температуры кипения компонентов. Наибольшее распространение получили водоаммиачные АХУ.

Г- генератор;

Н- насос;

И- испаритель;

А- абсорбер;

Кд- конденсатор;

Д- дефлегматор;

ТО-теплообменник;

Др- дроссель.

В генераторе находится крепкий водоаммиачный раствор, абсорбере- слабый водоаммиачный раствор. При подводе теплоты от охлаждаемого объекта (qо) в испарителе при температуре То происходит кипение NH3 и образующиеся пары поступают в абсорбер, где абсорбируются слабым водоаммиачным раствором. При абсорбции а абсорбере выделяется теплота qa, которая отводится охлаждающей водой. Слабый водоаммиачный раствор поступает из генератора через ТО-2 и дроссель Др-2 (слабый он потому, что NH3 испаряется). Пред тем, как поступить в абсорбер слабый раствор проходит через теплообменник для того, чтобы подогреть крепкий раствор, идущий из абсорбера в генератор. Раствор из абсорбера насосом подаётся через теплообменник ТО-2 в генератор с давлением Рк, большим, чем давление в абсорбере. За счёт подвода теплоты в генераторе (qг) раствор перегоняется (пары NH3 направляются в верхнюю часть генератора и далее в конденсатор, а слабый раствор с малой концентрацией NH3 из нижней части генератора через ТО-2 и Др-2 поступает в абсорбер). Пары NH3 в конденсаторе конденсируются при Тк в результате отвода qк и жидкий NH3 через Др-1 направляется в испаритель. Цикл повторяется. Тепловой баланс установки: