масообменные процессы

21

Обработка экспериментальных данных

1. Для каждой пробы(образца) материала с помощью влагомера ДИ-8

рассчитывается влажность (в % масс.), относящаяся к влажному материалу:

Wн

Wкр

Wр

t, с

Рис. 4. Кривая сушки влажного материала:

АВ – участок прогрева материала; ВС – участок удаления поверхностной влаги; СЕ – участок

удаления диффузионной влаги.

22

3.Методом графического дифференцирования кривой сушки вычислить величину dW dt и построить кривую скорости (см. рисунок 2).

4.Определить с помощью гигрометра относительную влажность атмосферного воздуха.

5.Изобразить процесс сушки на диаграмме Рамзина (H - x).

Экспериментальные данные занести в таблицу 3.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Что называется процессом сушки?

2.От чего зависит скорость сушки и в каких единицах она измеряется?

3.Какими законами описываются первый и второй периоды сушки?

4.Как изображаются процессы теоретической и реальной сушки на диаграмме Рамзина?

5.Условия проведения процесса сушки. Что является движущей силой процесса сушки?

6.Как определить относительную влажность воздуха при помощи психрометра?

23

РАБОТА № 7.

ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ПЕРИОДИЧЕСКОЙ РЕКТИФИКАЦИИ

Теоретические предпосылки

24

Образовавшаяся жидкость частично в виде готового продукта, называемого дистиллятом, охлаждается в холодильнике4 и отводится из установки в сборник 5,частично возвращается в колонну 2.

Рис. 5. Схема периодически действующей ректификационной колонны:

1 – куб; 2 – ректификационная колонна; 3 – дефлегматор; 4 – холодильник; 5 – сборник; 6 –

штуцер; 7 – ротаметр; 8 – кран, 9 – водопровод

Возвращаемая в колонну жидкость называется флегмой. Флегма подается на орошение колонны, стекает вниз навстречу паровому потоку.

После того, как достигнут заданный состав остатка в ,кубеостаток сливается, загружают куб исходной смесью и операцию повторяют.

Следует отметить, что периодически действующая колонна работает как колонна для укрепления паров, т.е. обогащения их легколетучими или низкокипящими компонентами (НК). Поэтому зависимость между рабочими концентрациями фаз определяется для всей колонны одной рабочей линией,

25

соответствующей уравнению 6. Куб колонны играет роль исчерпывающей части, т.к. в кипятильник должна стекать жидкость, близкая по составу к чистому высококипящему компоненту (ВК).

GV , y

Рис. 6. Схема к составлению материального и теплового баланса дефлегматора

26

где y, x, xD – соответственно текущие концентрации НК в паровой фазе, в

где R – флегмовое число, представляющее собой отношение количества флегмы к количеству дистиллята. Подставив (4) в уравнение (1),получим:

Решив уравнения (3) и (5) совместно, получим уравнение рабочей линии верха колонны:

диаграммы Y - X (рис. 7).

Периодическая ректификация может осуществляться двумя методами:

1)с отбором дистиллята постоянного состава;

2)с отбором дистиллята переменного состава (фракционирование).

1. Отбор дистиллята постоянного состава (xD = const ) возможен лишь в случае, если количество флегмы, возвращаемой в колонну, будет непрерывно увеличиваться. Таким образом, работа колонны осуществляется с постоянно возрастающим флегмовым числом R .

Возрастание его соответствует увеличению наклона рабочей линии, т. е.

повороту её против часовой стрелки вокруг точки b (рис. 8а).

28

Рис. 8. Изображение рабочих линий процесса периодической ректификации:

а – отбор дистиллята постоянного состава; б – отбор дистиллята переменного состава

Рабочая линия занимает последовательное положение ab , a'b , a''b и т.д.

2. При отборе дистиллята переменного состава количество флегмы,

возвращаемой в колонну может сохраняться постоянным (R = const ). При этом концентрация НК в кубе постоянно уменьшается отxF (в начальный момент)

и поэтому рабочие линии параллельны между собой.

Из модифицированного уравнения массопередачи высота слоя насадки

равна (по паровой фазе):

K y – коэффициент массопередачи, отнесенный к средней движущей силе процесса, кмоль/м2 час;

29

S – площадь поперечного сечения аппарата, м2;

s – поверхность насадочных тел в единице объема, м2/м3; my – число единиц переноса:

установкой периодического действия, построении рабочей линии процесса на диаграмме X -Y и экспериментальном определении высоты единицы переноса слоя насадки – hy .

Описание установки и порядок выполнения работы

1. Через штуцер 6 (рис. 5) при помощи груши взять пробу и определить мольную концентрацию (xF ) этилового спирта в кубе колонны по показателю преломления.

2.Включить электрообогрев дна и стенок куба колонны.

3.Пустить воду в дефлегматор с помощью крана8. Расход воды измеряется с помощью ротаметра и задается преподавателем.

30

4. Температуры воды на входе и выходе из дефлегматора(точки 3 и 4),

куба (точка 1) и верха колонны (точка 2) измеряются с помощью термопар ХК и потенциометра КСП-2. Замеры температур производятся путем установки переключателя в соответствующее положение.

5. При достижении температуры верхаt=80-85 °С в приемную колбу начнет поступать дистиллят. По первым каплям определяют концентрацию этилового спирта в дистилляте(xD ) (по показателю преломления). Замеряют время отбора дистиллята в колбу в количестве100 мл. Замеры температур производить через 2 минуты (для расчета брать среднее значение).