РОССИЙСКИЙ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Д.И.МЕНДЕЛЕЕВА
КАФЕДРА ПРОЦЕССОВ И АППАРАТОВ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
«ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ПЕРИОДИЧЕСКОЙ РЕКТИФИКАЦИИ БИНАРНОЙ СМЕСИ ЖИДКОСТЕЙ»
СТУДЕНТЫ группа
I. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Ознакомление с устройством и работой ректификационной установки; разделение жидкой бинарной смеси этанол-вода периодической ректификацией; определение состава дистиллята, числа ступеней изменения концентраций (теоретических тарелок) и высоты, эквивалентной теоретической тарелке, числа единиц переноса и высоты единицы переноса, коэффициента массопередачи.
II. Схема установки
III. Выполнение работы
Экспериментальные и расчётные величины
Экспериментальные данные |
|
Флегмовое число R |
3 |
Температура кипения кубовой жидкости tW, ℃ |
92 |
Объем дистиллята VP, см3 |
100 |
Время сбора дистиллята t, с |
336 |
Плотность дистиллята ρP, кг/м3 |
810 |
Результаты расчёта |
|
Состав кубовой жидкости xW, мол.доли |
0,0363 |
Состав дистиллята xP, мол.доли |
0,8387 |
Молярная масса дистиллята MP, кг/кмоль |
41,484 |
Мольный расход дистиллята P кмоль/с |
5,8112*10-6 |
Мольный расход паровой фазы P*(R+1), кмоль/с |
2,3245*10-5 |
Состав жидкой фазы на входе в куб-кипятильник xP, мол.доли |
0,93 (?) |
Минимальное флегмовое число Rmin |
0,9602 |
Коэффициент избытка флегмы β |
3,124 |
Число единиц переноса NOy |
13,209 |
Высота единиц переноса hOy, м |
0,0136 |
Площадь поверхности массопередачи A, м2 |
0,6511 |
Коэффициент
массопередачи Ky,
|
2,7028*10-6 |
Число теоретических ступеней NT |
14 |
Высота теоретической степени hT, м |
0,0129 |
Расчётная часть.
1. Найдем мольные доли этанола в кубе и дистилляте.
xw = 0,0363 мол.доли (табл. 5.3 «Равновесные составы для смеси этанол-вода»)
yw = 0.253 мол.доли (табл. 5.3 «Равновесные составы для смеси этанол-вода»)
=
0,93 масс.доли
xp
=
= 0,8387
мол.доли
2. Построим рабочую линию процесса ректификации на диаграмме y-x.
Рассчитаем длину отрезка B:
В
=
0,2097
А
=
= 0,75
Уравнение рабочей линии процесса имеет вид: y = 0,75x+0,2097
3. Определим минимальное флегмовое число Rmin:
=
0,3995
=
0,5518 (найдено методом интерполяци)
Rmin
=
= 0,9602
Определим значение коэффициента избытка флегмы β:
R=β
* Rmin
β =
=
3,124
4. Определим общее число единиц переноса по концентрациям в паровой фазе.
x |
y |
y* |
1/(y*-y) |
Si |
|
0,3995 |
0,5518 |
6,565988 |
0,20287 |
0,297 |
0,42948 |
0,573 |
6,96767 |
0,124506 |
0,32 |
0,4465 |
0,577 |
7,662835 |
0,381237 |
0,381 |
0,49164 |
0,6 |
9,228498 |
0,068103 |
0,391 |
0,49904 |
0,608 |
9,17768 |
0,229136 |
0,423 |
0,52272 |
0,621 |
10,17501 |
0,015019 |
0,425 |
0,5242 |
0,623 |
10,12146 |
0,62239 |
0,497 |
0,57748 |
0,653 |
13,24153 |
0,816274 |
0,567 |
0,62928 |
0,684 |
18,27485 |
2,451668 |
0,685 |
0,7166 |
0,743 |
37,87879 |
2,769969 |
0,767 |
0,77728 |
0,796 |
53,4188 |
5,527833 |
0,8387 |
0,8387 |
0,8466 |
126,5823 |
|
График по координатах (из таблицы выше): y = 1/(y*-y)
Площадь криволинейной трапеции или общее число единиц переноса по концентрациям в газовой фазе равно NOy = 13,209
Определим высоту единиц переноса, разделив высоту насадки на общее число единиц переноса:
hOy
=
= 0,0136 м