Ректификация. Очень эффективно проводится обнаружение и мониторинг лесных пожаров со спутников NOAA

Очень эффективно проводится обнаружение и мониторинг лесных пожаров со спутников NOAA. В США, Канаде, Финляндии, России и др. странах имеются программы автоматического мониторинга лесных пожаров.

В России, на базе станций приема со спутников NOAA, расположенных в г. Москве (НИЦ "Планета") и в г. Иркутске (ИСЗФ СО РАН) реализован проект представления данных космического мониторинга лесных пожаров в Internet: http://nffc.infospace.ru/rus/fr97_sat.htm. На интерактивной карте России уже через 40 мин. после пролета спутника Вы можете выбрать интересующий район и бесплатно получить вырезку необработанного космоснимка на этот район или обработанную по определенным программам информацию.

По космоснимкам не только обнаруживаются лесные пожары, но и осуществляется прогноз опасности их возникновения, оценка ущерба от лесных пожаров.

Мониторинг опасных явлений.

Высокая обзорность и многозональность космических снимков Земли со спутников NOAA позволила разработать методическую базу гидрологических прогнозов в Сибири нового поколения, уже внедренную в ЗапСибгидромете.

Основные элементы новой стратегии гидрологических прогнозов следующие:
1. Информационное обеспечение:

- наземная информация сети пунктов наблюдений Росгидромета;

- космическая информация о динамике заснеженности территории, распределении температуры воздуха и др.

2. Электронная база многолетних гидрометеорологических данных наблюдений;
3. Гидрологическая модель и программное обеспечение для ПЭВМ, обеспечивающие автоматизированный перебор и моделирование возможных гидрометеорологических ситуаций на основе базы многолетних данных наблюдений.

В Красноярском НИЦ и Красноярском Геоинформационном центре СО РАН разработаны программные элементы автоматизированной системы оперативной оценки площади заснеженности по результатам многозональной космической съемки (АРМ "SNOW"). Первичная цифровая космическая информация, оперативно получаемая на станции приема, далее обрабатывается на ПЭВМ с использованием АРМ "SNOW".

АРМ “SNOW” позволяет:

- представить цифровое цветное изображение территории в видимом и инфракрасном диапазонах спектра, с возможностью улучшения контрастности и яркости;

- провести географическую коррекцию изображения и совместить его с картой рельефа в горизонталях;
- провести классификацию изображения для разделения его на области, покрытые снегом, растительностью и облаками;

- автоматически рассчитать площадь заснеженности территории бассейна и её распределение по высотным зонам.

В работе [61] сообщается о картографировании и мониторинге наводнений в реальном масштабе времени по данным спутникового зондирования.

 

ЛЕКЦИЯ № 13

Ректификация

 

Принцип ректификации. Как отмечалось, достаточно высокая степень разделения однородных жидких смесей на компоненты может быть достигнута путем ректификации. Сущность процессов, из которых складывается ректификация, и получаемые при этом результаты можно проследить с помощью t – x – y диаграммы (рис. 13).

Значительно более экономичное, полное и четкое разделение смесей на компоненты достигается в процессах ректификации, проводимых обычно в более компактных аппаратах – ректификационных колоннах.

Процессы ректификации осуществляются периодически или непрерывно при различных давлениях: при атмосферном давлении, под вакуумом (для разделения смесей высоко кипящих веществ), а также под давлением больше атмосферного (для разделения смесей, являющихся газообразными при нормальных температурах).

 

Материальный баланс ректификационной колонны

 

Пусть, согласно схеме на рис. 16, в колонну поступает F кмоль исходной смеси, состав которой x_F мол. долей НК. Сверху из колонны удаляется G кмоль паров, образующих после конденсации флегму и дистиллят. Количество получаемого дистиллята Р кмоль, его состав х_Р мол. долей НК. На орошение колонны возвращается флегма в количестве Ф кмоль, причем ее состав равен составу дистиллята (х_ф = х_Р мол. долей). Снизу из колонны удаляется W кмоль остатка состава x_w мол. долей НК.

Тогда уравнение материального баланса колонны будет:

F + Ф = G + W

Поскольку G = Р + Ф, то

F=P + W (11)

Соответственно материальный баланс по НК:

Fx_F = Px_p+Wx_w (12)

Уравнение рабочих линий. Для получения уравнений рабочих линий используем общее для всех массообменных процессов уравнение (11, а), выразив применительно к ректификации входящие в него концентрации в мольных долях:

. (11 а)

Уравнение (11 а) может быть представлено также в ином виде, если воспользоваться материальным балансом по распределяемому компоненту.

Gy_н + Lx_н=Gy_к + Lx_к (11 б)

откуда следует, что

(11 в)

Делая подстановку в уравнение (11 а), получим

(11 г)

Укрепляющая часть колонны. Количество жидкости (флегмы), стекающей по этой части колонны

L = Ф=P R (12 а)

Здесь R = Ф/Р – флегмовое число, представляющее собой отношение количества флегмы к количеству дистиллята. Количество паров, поднимающихся по колонне

G=P + Ф = P + P R = P (R+1) (13)

Для верхнего конца укрепляющей части колонны состав паров у_G = у_P и, согласно принятому выше допущению, у_Р = х_Р. Следовательно, в данном случае у_к = х_Р.

В том же сечении колонны состав жидкости (флегмы), поступающей из дефлегматора, х_ф = х_Р, т. е. х_н = х_Р. Подставляя значения L, G, у_к и х_к в уравнение (11 а), получим

откуда

(14)

Зависимость (14) является уравнением рабочей линии укрепляющей части колонны. В этом уравнении – тангенс угла наклона рабочей линии к оси абсцисс, а – отрезок, отсекаемый рабочей линией на оси ординат диаграммы у — х (рис. 17).

Исчерпывающая часть колонны. Количество орошающей жидкости L' в этой части колонны больше количества флегмы Ф, стекающей по укрепляющей части на количество исходной смеси, поступающей на питающую тарелку. Если обозначить количество питания, приходящегося на 1 кмоль дистиллята через f = F/P, то F = P f и количество жидкости, стекающей по исчерпывающей части колонны, составит:

L' = Ф + F = P R + P f = P (R + f).

Количество пара, проходящего через нижнюю часть колонны, равно количеству пара, поднимающегося по верхней (укрепляющей) ее части. Следовательно

G' = G=P (R + 1).

Для низа колонны состав удаляющейся жидкости (остатка) х'_к = x_w и, согласно допущению, состав поступающего сюда из кипятильника пара y'_н = y_W = x_W. Подставив значения L', G', х'_к и y'_н в уравнение (11 a), получим

.

После приведения к общему знаменателю и сокращения подобных членов находим:

. (15)

Зависимость (15) представляет собой уравнение рабочей линии исчерпывающей части колонны. В этом уравнении – тангенс угла наклона рабочей линии к оси ординат, а – отрезок, отсекаемый рабочей линией на оси абсцисс (см. рис. 17).

Умножив числитель и знаменатель выражений для А' и А (для укрепляющей части колонны) на количество дистиллята Р, можно заметить, что они представляют собой отношения количеств жидкой и паровой фаз, или удельный расход жидкости, орошающей данную часть колонны.

Построение рабочих линий на диаграмме у – х. Для построения рабочих линий откладывают на оси абсцисс диаграммы (см. рис. 17) заданные составы жидкостей x_w, x_F и х_Р. Учитывая принятые допущения о равенстве составов пара и жидкости на концах колонны, из точки х_Р восстанавливают вертикаль до пересечения с диагональю диаграммы в точке а с координатами у_Р = х_р.

Величину R считаем известной. Откладывая на оси ординат отрезок [см. уравнение (14)], соединяют прямой конец отрезка (точку d) с точкой а. Из точки, отвечающей заданному составу x_F, проводят вертикаль до пересечения с линией ad в точке b. Прямая ab – рабочая линия укрепляющей части колонны. Согласно допущению y_w = x_w из точки, соответствующей составу x_w, восстанавливают вертикаль до пересечения с диагональю диаграммы и получают точку с – конечную точку рабочей линии исчерпывающей части колонны. Соединяют точку с прямой с точкой b, принадлежащей одновременно рабочим линиям укрепляющей и исчерпывающей частей колонны. Прямая bс представляет собой рабочую линию исчерпывающей части колонны.

Рабочие линии ab и bс в отличие от рабочих линий процесса абсорбции располагаются под линией равновесия. В данном случае, как уже отмечалось, НК переходит в паровую фазу, стремящуюся к равновесию с жидкой фазой, т. е. по существу десорбируется из жидкости.