Калонна баландлиги

Узлуксиз ишлайдиган ректификацион колоннанинг иссиқлик баланси
Бу турдаги қурилмаларнинг иссиқлик баланси қуйидаги тенглик билан ифодаланади (10-расм).
(21)
бу ерда Q₁ - кубдаги иссиқлик сарфи, Ж/соат; c_f, c_d, с_w – бошланғич эритма, дистиллят ва куб қолдиқларининг солиштирма иссиқлик сиғими, Ж/(кгК); t_f, t_d, t_w - бошланғич эритма, дистиллят ва куб қолдиқларининг температуралари, К; r_d - дистиллятнинг буғ ҳосил қилиш иссиқлиги, Ж/ кг; Q_йўқ - атроф муҳитга иссиқликнинг йўқотилиши, Ж/соат.
Ректификацион колонна кубидаги иссиқлик сарфини (21) тенгламадан топамиз:
(22)
Агар, қайнатгич сув буғи билан иситилаётган бўлса, жараённи ўтказиш учун сарфланаётган буғ сарфи ушбу тенгламадан аниқланади:
(23)
бу ерда i, i - сув буғи ва конденсатнинг энтальпиялари, кЖ/кг.
Ишчи чизиқни у – х диаграммада тасвирлаш. Эритма таркибини характерловчи х_w, x_f, x_d концентрация қийматлари абсцисса ўқига қуйилади (11-расм). Агар, х_d = у_d эканлигини ҳисобга олсак, х_d нуқтадан перпендикуляр чиқариб, диагонал чизиқ билан кесишган, координатлари х_d = у_d бўлган, А нуқтаси топилади.
Флегма сони R маълум бўлса, В = х_d/(R+1) кесма аниқланади ва у диаграмманинг ордината ўқига қўйилади. Сўнг, В кесманинг учи бўлмиш нуқта b ва А лар бирлаштирилади. Бошлангич эритма концентрациясига оид х_f нуқтасидан Аb чизиғи билан В нуқтада кесишгунча вертикал чизиқ ўтказилади. АВ тўғри чизиқ колонна юқори қисмининг ишчи чизиғини ифодалайди. Кейин, х_w нуқтасидан перпендикуляр чиқарилиб, диагонал билан кесишган С нуқтани топамиз. С ва В нуқталарни бирлаштириб, колонна пастки қисмининг ишчи чизиғини топамиз. Диаграммадан кўриниб турибдики, В нуқта иккала ишчи чизиқ учун умумий бўлиб, таъминловчи тарелкадаги буғ ва суюқликнинг ишчи концентрацияларини характерлайди.
Эритма концентрациялари х_w, x_f, x_d бўлганда, ишчи чизиқнинг ҳолати кесма В нинг қийматига боғлиқ. ¤з навбатида В кесма ишчи флегма сони R нинг катталиги билан аниқланади. Агар, флегма сони камайса, кесма В нинг қиймати ортади. Бунда ишчи ва мувозанат чизиқларининг В₁ нуқтасида кесишганда, ишчи чизиқ ўзининг максимал юқори ҳолати - Ab га интилади. Ушбу нуқтада жараённи ҳаракатга келтирувчи кучи у=у_м - у=0 бўлади. Демак, ректификацион колоннанинг фазалар тўқнашиш юзаси чексиз катта бўлиши керак.
Ҳақиқатан ҳам, бундай ҳолатда концентрациялар ўзгаришининг назарий поғоналар сони чексиз бўлади ва эритмани фақат чексиз баландликка эга шартли колоннада ажратиш мумкин. Лекин, иситувчи буғ ва колонна диаметри минимал кўрсаткичли бўлади. Албатта, бундай шароитда флегма сони ҳам минимал бўлади ва уни ушбу тенгламадан аниқлаш мумкин:
(24)
Ишчи чизиғининг қуйи чегаравий ҳолатига чексиз катта флегма сони тўғри келади ва у графикда В=0 кесма билан ифодаланади. Бу ҳолда иккала ишчи чизиқ диагонал билан устма-уст тушади. Чексиз катта флегма сонига максимал ҳаракатга келтирувчи куч у_min = у_м-у ва ўз навбатида концентрация ўзгариш назарий поғоналарининг минимал сони ва колоннанинг минимал сони, ҳамда колоннанинг минимал баландлиги тўғри келади. Лекин, колоннадаги буғ, қайнатгичдаги иситувчи буғ, дефлегматордаги совуқ сув сарфива қурилма диаметри максимал бўлади.