[Herz 4]

Прошу форумчан поделиться идеями.

Есть подогреваемый резервуар с жидкостью - перегонный куб, из которого откачивается воздух. Почти что самогонный аппарат. Поскольку физические свойства жидкости заранее известны лишь приблизительно и меняются в процессе отгонки лёгких фракций, температура кипения, как функция давления - величина непредсказуемая.

Задача - определять текущую точку кипения и поддерживать эту температуру.

Визуальный контроль и управление вручную - исключены.

Есть мысль только измерять температуру паров и сравнивать с температурой жидкой фазы, но, боюсь, регулирование может получиться слишком запаздывающим.

Начало кипения вообще не имеет достаточно чёткого критерия, по-моему... Давление тоже меняется, повторюсь.

Что бы вы посоветовали?

 

[garlands 0]

Детектировать кавитацию?

[Herz 4]

Детектировать кавитацию?

Каким способом?

[Xenia 35]

Прошу форумчан поделиться идеями.

Есть подогреваемый резервуар с жидкостью - перегонный куб, из которого откачивается воздух. Почти что самогонный аппарат. Поскольку физические свойства жидкости заранее известны лишь приблизительно и меняются в процессе отгонки лёгких фракций, температура кипения, как функция давления - величина непредсказуемая.

Задача - определять текущую точку кипения и поддерживать эту температуру.

 

Полагаю, что вопрос задан некорректно, а потому требует уточнения. "Точка кипения" - это температура куба (жидкости), которую измеряют погружным термометром (в данном случае электронным). Тогда как температура пара это уже другая величина, которая точкой кипения не называется.

 

Зависимость между температурой куба и температурой пара отсутствует, т.к. температуру пара определяет температура кипения (или конденсации) наиболее легкой фракции, содержащейся в кубе. Исключение составляют азеотропные смеси, но там дело обстоит еще сложнее.

 

Опять же в процессе отгонки легколетучая фракция когда-нибудь иссякнет, а потому отгонка чего-либо может вообще прекратиться до тех пор, пока температура куба не повысится настолько, чтобы начала отгоняться следующая за ней по летучести фракция. Причем, может случиться, что такой переход произойдет скачком. А потому любые манипуляции с нагревом куба могут оказаться бесполезными, чтобы получить в парах промежуточную температуру.

 

P.S. В реальных случаях температуру куба регулируют не по температуре паров дистиллата, а руководствуются скоростью перегонки, т.е. стабилизируют не температуру пара, а скорость накопления дистиллата. Иначе, если греть слишком сильно, то при той же самой температуре пара колонна захлебнется. Поэтому температуру куба ступенчато повышают лишь тогда, когда "капать стало реже". А температуру пара просто регистрируют - какая уж получится ("кривая разгонки"), но для управления процессом обычно не используют.

 

P.P.S. Поискала Гуглом - в интернете огромное число публикаций на эту тему. Вот самая смешная:

http://spirtzavod.ru/?an=teach3-3

но, тем не менее, полезная в качестве вводного курса.

А для совсем серьезных занятий годится дисертация "Разработка и исследование алгоритмов управления температурным профилем ректификационной колонны тарельчатого типа"

http://www.dissercat.com/content/razrabotk...o#ixzz2yEkf52oc

То, о чем я писала - отсебятина, т.к. кончала химический ВУЗ и по диплому инженер-технолог. С колоннами ректификации знакома по производственной практике и когда-то делала по ним курсовой проект.

[Herz 4]

Зависимость между температурой куба и температурой пара отсутствует, т.к. температуру пара определяет температура кипения (или конденсации) наиболее легкой фракции, содержащейся в кубе. Исключение составляют азеотропные смеси, но там дело обстоит еще сложнее..

Именно это мне и нужно определять, то есть момент закипания данного состава жидкости. Какая фракция при этом перегоняется - дело второстепенное. Возможно, задача расходится с классической проблемой перегонки, где следят за эффективностью колонны для отделения полезной фракции. Там температурой (при учёте давления) определяется всё. Кипит/не кипит - не важно, главное - оставаться в пределах ступеньки на фазовом переходе. Можно регулировать скорость отбора, пока находишься в температурном диапазоне - и все дела.

Тут же скорость отбора не регулируется. Всё, что может этот "самогонный аппарат" - регулировать температуру и давление. Важно лишь кипение, точнее момент его наступления. Отогнались лёгкие фракции - пришла очередь тяжёлых, температура кипения повысилась. Уменьшается давление, повышается нагрев. Нагрев регулировать легче. Но надо знать - насколько. Уже по соотношению температура/давление будет, наверное, понятно, какова нынче фракция.

P.S. В реальных случаях температуру куба регулируют не по температуре паров дистиллата, а руководствуются скоростью перегонки, т.е. стабилизируют не температуру пара, а скорость накопления дистиллата. Иначе, если греть слишком сильно, то при той же самой температуре пара колонна захлебнется. Поэтому температуру куба ступенчато повышают лишь тогда, когда "капать стало реже". А температуру пара просто регистрируют - какая уж получится ("кривая разгонки"), но для управления процессом обычно не используют.

Это понятно. Для каждой конструкции определяют эту скорость, наверное, экспериментально. Но это проще тем, что ожидается отбор только одной фракции.

Но и здесь, как Вы сами справедливо заметили, температура должна меняться. А скорость отбора - как её регулируют? Следят за скоростью конденсации?

[garlands 0]

Каким способом?

 

Акустически или вибрацию.

 

 

[Rst7 5]

А что там с удельной теплотой парообразования у фракций по сравнению с теплоемкостью? Если прилично превышает, то должны наблюдаться полки на графике температуры - энергию в систему качаем (греем), а температура не растет, ибо на парообразование расходуется. Можно попробовать покрутить такой подход.

[SNGNL 12]

Прошу форумчан поделиться идеями.

Есть подогреваемый резервуар с жидкостью - перегонный куб, из которого откачивается воздух. Почти что самогонный аппарат. Поскольку физические свойства жидкости заранее известны лишь приблизительно и меняются в процессе отгонки лёгких фракций, температура кипения, как функция давления - величина непредсказуемая.

Задача - определять текущую точку кипения и поддерживать эту температуру.

Давление тоже меняется, повторюсь.

Что бы вы посоветовали?

 

В этих условиях, возьмите любую понравившуюся температуру (ниже т. кипения смеси при атм. давлении) и поддерживайте. Когда давление достаточно упадет, жидкость закипит. Выкипит легкая фракция, давление стараниями насоса упадет еще ниже (если это не азеотропная смесь). Кипение продолжится.

[Herz 4]

А что там с удельной теплотой парообразования у фракций по сравнению с теплоемкостью? Если прилично превышает, то должны наблюдаться полки на графике температуры - энергию в систему качаем (греем), а температура не растет, ибо на парообразование расходуется. Можно попробовать покрутить такой подход.

А хрен его знает. Не хотелось бы проводить исследований по изучению конкретной конструкции и всех возможных составов жидкостей...

 

В этих условиях, возьмите любую понравившуюся температуру (ниже т. кипения смеси при атм. давлении) и поддерживайте. Когда давление достаточно упадет, жидкость закипит. Выкипит легкая фракция, давление стараниями насоса упадет еще ниже (если это не азеотропная смесь). Кипение продолжится.

ОК, это то, что нужно. Но когда остановиться? Как я узнаю, что опять закипело?

Плюс, похоже, именно из-за азеотропной смеси и вся свистопляска с вакуумом...

[SNGNL 12]

Кипит/не кипит - не важно, главное - оставаться в пределах ступеньки на фазовом переходе.

Тогда стабилизируйте давление.

 

Нагрев регулировать легче. Но надо знать - насколько.

Наверное, мощность потребляемая откачивающим насосом покажет - насколько

[Herz 4]

Тогда стабилизируйте давление.

Наверное, мощность потребляемая откачивающим насосом покажет - насколько

Мысль хорошая, но насос не работает постоянно. Используется ресивер и клапаны. Регистрировать скачок давления в момент закипания?

[Xenia 35]

Тогда стабилизируйте давление.

Наверное, мощность потребляемая откачивающим насосом покажет - насколько.

Мысль хорошая, но насос не работает постоянно. Используется ресивер и клапаны. Регистрировать скачок давления в момент закипания?

 

Мысль плохая :), т.к. теоретически откачать достаточно всего один раз, а дальше перегонка идет сама собой. Давление (если нет утечки) при этом должно не рости, а падать (!), поскольку легколетучая фракция (а именно ее наличие и определяет разряжение) отгоняется в приемник, где имеет гораздо более низкую температуру, чем в кубе. Т.е. в норме пары не должны идти в насос, а должны полностью конденсироваться и сливаться в приемник в виде жидкого конденсата. А если вакуум падает - это плохой знак, он означает, что конденсатор/холодильник не справляется с нагрузкой.

[SNGNL 12]

Не надо опошлять чужие мысли :smile3046:, приемник в условиях задачи не указан :rolleyes:

 

Регистрировать скачок давления в момент закипания?

Да, только он будет иметь место при наличии контура ООС по давлению.

 

А если давление падает - это плохой знак, он означает, что конденсатор/холодильник не справляется с нагрузкой.

Ежели холодильник не справляется, давление в замкнутой системе должно возрастать :laughing:

[Xenia 35]

Ежели холодильник не справляется, давление в замкнутой системе должно возрастать :laughing:

 

Вы правы, опечаталась - надо было написать "вакуум", а написала "давление". Исправила в тексте.

 

[K_i_d 0]

Поскольку физические свойства жидкости заранее известны лишь приблизительно и меняются в процессе отгонки лёгких фракций, температура кипения, как функция давления - величина непредсказуемая.

Задача - определять текущую точку кипения и поддерживать эту температуру.

Начало кипения вообще не имеет достаточно чёткого критерия, по-моему... Давление тоже меняется, повторюсь.

Что бы вы посоветовали?

 

 

Текущая точка кипения определяется по скорости изменения температуры жидкости.

Изменилась скорость изменения температуры (каламбур), значит проходим фазу кипения очередной фракции.

Желателен микроконтроллер для измерения, индикации и стабилизации температуры и выбора необходимой точки кипения.