試験における蒸留計算における泡点逆流の意義
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この投稿は最後にjacques0920によって2016-3-9 15:00に編集されました。みなさん、こんにちは！ 蒸留計算において、時として泡点リフラックスの条件が与えられることがありますが、これは問題解決に何か必要な影響を与えるのでしょうか？ ありがとう。
泡点リフラックスは化学工学の等モル流れの仮定の基礎のようですね。泡点リフラックスでなければ、塔内の液相流量がリフラックス流量に等しいとは考えられないようです。そういうことでしょうか
泡点の定義とは、気泡と液相が平衡状態に達すること、つまり全液相が逆流することです！ 露点とは、液滴と気相が平衡状態になる温度です。
工場にとって、これは特定の機器が異なる供給業者に対応していることを意味します。例えば、あなたの蒸留システムの設計条件が泡点給料である場合、常温常圧（1atm、25℃）下の物質に対して、要求される泡点温度および圧力まで加熱（冷却）、加圧（減圧）するための追加的な温度上昇・下降や圧力上昇・下降用の装置については、蒸留システムメーカーは考慮しません。逆に、蒸留システムの設計者はこれを考慮する必要があり、加圧（減圧）および昇温（降温）装置についても計算設計を行い、設計料を請求します。もし単に学生の課題設計であるならば、温度の上昇（下降）や圧力の上昇（減少）のための装置の選定やパラメータ計算が必要かどうかということになります——要するに、設計内容が少ないため、かかる設計費用もそれに応じて減少します。そのため、多くのメーカーはコストを削減するため、設計計算が不要だと判断した細部については、安易に決定して設計費用を抑えようとします
もし再留分がなければ、モル流量の等しいという仮定は成り立たないのでしょうか？
定モル流量の仮定が成り立つ条件：1. 各成分のモル気化エンタルピーが等しい； 2. 気液接触時に温度差によって交換される顕熱は無視できる； 3. 保温性が良く、タワーの熱損失は無視できる。 条件2は泡点リフラックスを対象としており、液体が飽和状態でリフラックスすることを要求している。この状態では、1molの蒸気が凝縮することで約1molの液体が気化する。このとき初めて気液二相流は定モル流量の仮定に合致する。
この投稿は最終的にHigeeによって2017-6-5 16:16に編集されました。実際、撹拌返流の有無とモル流量一定の仮定との間には必ずしも関係はありません。定モル流量の仮定が成り立つための前提条件は、軽成分と重成分のモル蒸発潜熱がほぼ等しいことであり、泡点における逆流の有無は関係しない。これは化学工学の教科書を見ればすぐにわかる。 では、泡点リフラックスと非泡点リフラックス、つまり過冷却リフラックスの違いは何でしょうか？主に、塔外の還流液の量が塔内の精留段で減少する液の量と等しいかどうか、つまり内外の液量の差が、塔内および塔外の還流比に対応しており、塔内での分離を決定的に左右するのは内還流比なのである。非泡点還流の場合、計算に用いる還流比は、塔外の還流液量/塔頂の上昇蒸気量とは等しくない。
@ifgotmoney、その理解はちょっと間違っているようだね。泡点返流の場合、精留段の最初の板での降下液量L1は塔外からの返流量Lに等しい。非泡点返流の場合、精留段の最初の板での降下液量L1は塔外からの返流量Lには等しくない。定モル流量というのは、精留段の各板での降下液量が等しいということで、つまりL1=L2=...であり、L1の値がLに等しいかどうかとは関係ないんだ
完全版のモル流量一定の仮定は以下の通りである：1.モル流量一定の気化：精留段または抽出段において、各塔板を上昇する蒸気のモル流量はすべて等しい； V1=V2=V3=...=V=定値 2.定モルフラッシュ：精留段または抽出段において、各塔板からのフラッシュ液のモル流量はすべて等しい； L1=L2=L3=...=L=定数 定モル溢流と定モル気化は、総称して定モル流の仮定とする。（注意、L=L1の）要点はここです：定モル流量仮定の究極の奥義とは、「気液相が接触した際、1モルの蒸気が凝縮して放出する熱がちょうど1モルの液体を気化させるのに十分であると仮定する」ということです。このような気液流こそが、定モル流量の仮定に合致する。各理論板から出てくる気液両相が飽和状態にあるため、塔頂の凝縮器でのリフラックスが飽和状態でなければ、「両相が接触したときに1モルの蒸気が凝縮して放出する熱量がちょうど1モルの液体を気化させるのに十分である」という最終的な要件を満たすことは不可能である。したがって、定モル流量の仮定に合致しない。
@ifgotmoney、あなたが言う赤色の部分は正しいですが、定モル流量かどうかは、塔の運転が定常状態になってからでないと判断できません。 精留塔が安定して運転されると、冷却戻り流れと泡点戻り流れの間の熱量差は最終的に塔底の再沸騰器によって供給され、もちろん各段の塔板を通じて上昇する蒸気によって伝達されるため、モル分率一定の仮定に影響は与えない。 さらに一歩踏み込んで、非泡点リフラックス、つまり冷却リフラックス蒸留プロセスはどのように計算するのか？外部返流比の代わりに内部返流比を用いて操作線方程式を導き、段別法または図解法を用いて解けばよい。 このように解くための前提はもちろん定モル流量であり、定モル流量でない場合、操作線は直線にはならない。