- •Бийский технологический институт (филиал)
- •Массообменные процессы
- •Предисловие
- •Введение
- •Лабораторная работа 1 «ознакомление с основами расчета массообменных аппаратов на примере ректификации» (4 часа)
- •1.1 Цель работы
- •1.2 Подготовка к лабораторной работе
- •1.3 Теоретические сведения
- •1.3.1 Равновесие массообменных систем
- •1.3.2 Движущая сила массообменных процессов
- •1.3.3 Основное уравнение массопередачи
- •1.3.4 Основы расчета массообменных аппаратов
- •1.4 Оборудование, технические средства и инструменты
- •1.5 Описание установки
- •1.6 Методика проведения работы
- •1.7 Обработка опытных данных
- •1.8 Контрольные вопросы
- •1.9 Тестовые задания
- •Лабораторная работа 2 «исследование процесса
- •2.3.2 Сущность процесса ректификации
- •2.3.3 Непрерывная ректификация
- •2.3.4 Периодическая ректификация
- •2.4 Оборудование, технические средства и инструменты
- •2.5 Описание установки
- •2.6 Методика проведения работы
- •2.7 Обработка опытных данных
- •2.8 Контрольные вопросы
- •2.9 Тестовые задания
- •Лабораторная работа 3 «изучение гидродинамики насадочных колонн» (4 часа)
- •3.1 Цель работы
- •3.2 Подготовка к лабораторной работе
- •3.3 Теоретические сведения
- •3.4 Оборудование, технические средства и инструменты
- •3.5 Схема и описание установки
- •3.6 Методика проведения работы
- •3.6.1 Гидравлические испытания сухой насадки
- •3.6.2 Гидравлические испытания орошаемой насадки
- •3.8 Контрольные вопросы
- •3.9 Тестовые задания
- •Лабораторная работа 4 «исследование процесса конвективной сушки» (4 часа)
- •4.1 Цель работы
- •4.2 Подготовка к лабораторной работе
- •4.3 Теоретические сведения
- •4.3.1 Виды сушки
- •4.3.2 Кинетика сушки
- •4.3.3 Изменение температуры материала в процессе сушки
- •4.3.4 Продолжительность сушки
- •4.3.5 Массоперенос при сушке
- •4.4 Оборудование, технические средства и инструменты
- •4.5 Описание установки
- •7,8,9,12,13,14,15 – Термометры сопротивления; 10 – чашка; 11 – весы; 16 – преобразователь ис-3358; 17 – мост ксм-2-019;
- •4.6 Методика проведения работы
- •4.7 Обработка результатов
- •4.8 Контрольные вопросы
- •13. Назовите методы интенсификации процессов сушки
- •4.9 Тестовые задания
- •Приложение а порядок оформления отчета по лабораторной работе
- •Приложение б основные термины и определения
- •Приложение в инструкция по техникЕ безопасности при выполении лабораторных работ
- •Приложение г справочный материал
- •Приложение д графики тарировки
- •Литература
- •Содержание
Приложение а порядок оформления отчета по лабораторной работе
Отчет по лабораторной работе должен включать следующие структурные элементы:
титульный лист;
цель работы;
краткую теоретическую часть;
схему и описание установки;
отчетную таблицу;
математическую обработку опытных данных;
графическое изображение полученных результатов;
вывод по работе.
Титульный лист оформляется на листе формата А.4. Форма и пример заполнения титульного листа:
Приложение б основные термины и определения
Абсолютная влажность – количество водяных паров, содержащихся в 1 м3 влажного воздуха.
Аппарат – устройство (приспособление), предназначенное для проведения какого-либо процесса.
Влагосодержание воздуха – количество водяного пара в килограммах, приходящееся на 1 кг абсолютно сухого воздуха.
Внешняя задача гидродинамики –анализ обтекания жидкостями различных тел (при механическом перемешивании, осаждении твердых частиц в жидкости.
Внутренняя задача гидродинамики - анализ движения жидкости внутри труб и каналов.
Высота единицы переноса (ВЕП) – величина, которая по смыслу выражает высоту массообменного аппарата, эквивалентную одной единице переноса.
Гигроскопическая точка – равновесная влажность, соответствующая полному насыщению среды влагой.
Движущая сила процессов массопереноса – в обшем случае разность химических потенциалов распределяемого компонента в фазах. В частных случаях - разность между рабочими и равновесными концентрациями: у = у - у* или х = х* - х.
Дистиллят – конденсированные пары компонента с большей летучестью, образующиеся при разделении смеси в процессе перегонки или ректификации.
Диэлектрическая сушка – сушка, производимая путем нагревания высушиваемых материалов токами высокой частоты.
Диффузия – движение частиц среды, приводящее к переносу вещества и выравниванию концентраций или установлению их равновесного распределения.
Закон Дальтона – полное давление газовой смеси равно сумме парциальных давлений компонентов.
Закон Рауля – парциальное давление пара каждого компонента идеальных смесей зависит от температуры и содержания данного компонента и пропорционально молярной доле данного компонента в смеси.
Инверсия фаз – переход дисперсной фазы в сплошную или наоборот, возможный при определенном массовом соотношении фаз.
Конвективная сушка – сушка путем непосредственного соприкосновения сушильного агента с высушиваемым материалом.
Контактная сушка – сушка путем нагревания высушиваемого материала тем или иным теплоносителем через стенку, проводящую тепло.
Концентрация вещества – отношение количества какого-либо компонента смеси (молярная концентрация, моль/м3) или его массы (массовая концентрация, кг/м3) к объему смеси. На практике часто используют безразмерную величину – массовую, молярную или объемную долю, равную отношению массы, количества или объема какого-либо компонента смеси соответственно к массе, количеству или объему смеси.
Коэффициент массоотдачи – показывает, какое количество вещества переходит от единицы поверхности раздела фаз в ядро потока или наоборот в единицу времени при движущей силе, равной единице.
Коэффициент массопередачи – показывает, какое количество распределяемого вещества переходит из фазы в фазу в единицу времени через единицу поверхности контакта фаз при движущей силе, равной единице; характеризует скорость процесса переноса вещества из одной фазы в другую.
Коэффициент полезного действия колонны – равен отношению числа теоретических ступеней к числу необходимых рабочих (действительных) ступеней nд (зависит от скоростей фаз, физических свойств, структуры потоков и других факторов): nт / nд.
Коэффициент сушки – количество (кг) испаренной влаги в секунду, приходящейся на 1 кг сухого вещества.
Критическая влажность – влажность, соотвествующая начальной точке периода падающей скорости сушки.
Линия равновесия – кривая, изображающая зависимость равновесной концентрации от любой концентрации этого вещества.
Массоотдача – перенос вещества внутри фазы: из фазы к границе раздела фаз или, наоборот, – от границы раздела в фазу (по аналогии с процессом переноса теплоты внутри фазы – теплоотдачей).
Массопередача – процесс перехода вещества (или нескольких веществ) из одной фазы в другую в направлении достижения равновесия. В отличие от теплопередачи, которая происходит обычно через стенку, массопередача осуществляется, как правило, при непосредственном соприкосновении фаз (за исключением мембранных процессов).
Общее число единиц переноса (ЧЕП) – изменение рабочей концентрации распределяемого между фазами вещества, приходящееся на единицу движущей силы.
Относительная влажность – отношение абсолютной влажности к максимально возможному количеству пара в 1 м3 воздуха при той же температуре и данном барометрическом давлении; характеризует степень насыщения воздуха влагой.
Перегонка – процесс, в котором разделяемая жидкая смесь нагревается до кипения, а образующийся пар отбирается и конденсируется.
Порозность (доля свободного объема) – объем свободного пространства между частицами в единице объема, занятого слоем.
Продолжительность сушки – сумма длительности сушки в период постоянной скорости и длительности ее в период падающей скорости.
Рабочая линия процесса – уравнение прямой, выражающее зависимость между рабочими концентрациями.
Рабочие концентрации – действительные концентрации распределяемого вещества, которые всегда отличаются от равновесных.
Равновесная линия – линия, которая либо является кривой, либо, в частном случае, прямой линией и выражается зависимостью: у* = f(х) – геометрическое место точек равновесных концентраций.
Равновесные концентрации – предельные концентрации распределяемого вещества в фазах для данных температуры и давления, установившиеся при равновесии.
Смешанная задача гидродинамики включает в себя внешнюю и внутреннюю задачи.
Смоченный периметр – часть периметра поперечного сечения потока, по которому он соприкасается с ограничивающими его поверхностями.
Средняя скорость движения жидкости – скорость, с которой должны были бы двигаться все частицы жидкости через рассматриваемое плоское сечение, чтобы расход всего потока был равен расходу, соответствующему действительным скоростям этих частиц.
Скорость сушки – количество влаги, испаряемой с единицы поверхности высушиваемого материала за единицу времени.
Сушка – удаление влаги из твердых влажных материалов, в основном, путем ее испарения. Этот процесс представляет собой переход влаги из твердого влажного материала в газовую или паровую фазы. Применяют в технике для предварительного обезвоживания перерабатываемых веществ или обезвоживания готового продукта.
Теоретическая тарелка – соответствует некоторому гипотетическому участку аппарата, на котором жидкость полностью перемешивается, а концентрации удаляющихся фаз (например, жидкости и газа) являются равновесными.
Удельная поверхность – поверхность элементов или частиц материала, находящихся в единице объема, занятого слоем.
Фиктивная скорость фазы – отношение объемного расхода фазы к площади поперечного сечения аппарата.
Флегма – жидкость для орошения аппарата, получаемая путем конденсации части пара, имеющего состав, аналогический составу дистиллята.