Обработка опытных данных

Опытные и расчетные данные сводятся в табл. 1, 2. По показа­ниям амперметра и вольтметра определяется мощность, потребляемая установкой, или тепловая нагрузка аппарата Q.p . Рассчитываются массовые расходы воды, поступающей на установку, G^ и дистилля­та Gp (G = Vp). Из уравнения материального баланса (1) определя­ется расход воды, сливаемой в канализацию Gj,jj .

Расход пара Сдар ' который выходит через трубку 10, изменя­ется в зависимости от расхода дистиллята Gj, и определяется как

Сддр = гСр . График изменения коэффициента е при различных пока­заниях ротаметра представлен на рис.2.

Далее составляется тепловой баланс установки в виде уравнения (2) и определяется экспериментальная величина потерь тепла в окру­жающую среду Од от стенок аппарата.

Определяются коэффициенты теплоотдачи стенки цилиндриче­ской части кожуха испарителя ацч, конденсатора аконд и патрубка (ХпАт, используя эмпирическую зависимость (4), в которую подстав­ляются значения, соответственно Tijxj - температуры стенки кожуха, Тконд - температуры конденсатора, Тпдт - температуры патрубка 6, равной 88 °С.

Расчетные потери тепла стенками аппарата Q^ в уравнении (3) складываются из потерь тепла цилиндрической частью кожуха аппа­рата Qjjq , потерь тепла поверхностью патрубка Одат ^ потерь тепла поверхностью конденсатора Оконд •

Площадь поверхности цилиндрической части кожуха аппарата Гцч = 0,2763 м^

Площадь поверхности патрубка 6 Гпдх = 0,04261 м .

Площадь поверхности конденсатора 9 Гконд = 0,0785 м .

Энергетический КПД установки для данного расхода воды оп­ределяют по формуле (5).

175

Таблица 1

Результаты измерений

Таблица 2

Вычисленные величины

Контрольные вопросы

Дайте определение процесса дистилляции.

Объясните принцип работы дистилляционной установки.

Перечислите приборы, необходимые для проведения работы, и их назначение.

Какие процессы фазового превращения происходят в процес­се дистилляции?

Составьте уравнения материального и теплового баланса.

Как определяются экспериментальные и расчетные потери тепла в окружающую среду?

Как меняются потери тепла в окружающую среду по мере из­менения расхода охлаждающей воды?

Предложите способы уменьшения потерь тепла в окружаю­щую среду в производстве.

176

Работа 20 Изучение процесса массоотдачи при растворении твердого веще­ства в аппарате с механическим перемешиванием

Доц. Э.Н. Закиров, доц. В.Г. Бочкарев

Массообменными называют процессы, в которых происходит перенос вещества из одной фазы в другую. Эти процессы имеют ши­рокое применение в химической технологии для разделения гомоген­ных (жидких, газовых, паровых) систем, а также для гомогенизации систем, как в случае растворения.

Массообменный процесс - сложный процесс, который включает в себя перенос вещества в пределах одной фазы, перенос распреде­ляемого вещества через границу раздела соприкасающихся фаз, пере­нос вещества в пределах другой фазы. Этот сложный процесс перено­са вещества из фазы в фазу называется массопередачей. Перенос рас­пределяемого вещества из ядра фазы к границе раздела фаз или об­ратно в пределах одной фазы называется л^ассоогадачей.

Механизмы переноса вещества: молекулярная диффузия, кон­вективный перенос и перенос под действием турбулентных пульса­ций, называемый турбулентной диффузией.

Существуют различные модели для описания массоотдачи. Со­гласно модели пограничного слоя, в каждой фазе можно выделить две области: ядро фазы и пограничный слой.

В ядре фазы, где происходит интенсивное перемешивание, пе­ренос распределяемого вещества осуществляется преимущественно конвективным механизмом. Концентрация распределяемого вещества в нем почти постоянна. Пограничный слой является областью 99 % изменения концентрации распределяемого вещества вблизи границы раздела фаз (рис.1). Перенос вещества в пограничном слое осуществ­ляется за счет всех трех механизмов, причем по мере приближения к поверхности раздела фаз происходит затухание конвекционных токов и турбулентных пульсаций, что приводит к возрастанию доли молеку­лярной диффузии. Перенос вещества в непосредственной близости от границы раздела фаз осуществляется молекулярной диффузией.

177

Наиболее простой моделью пограничного слоя является пле­ночная, согласно которой в пограничном слое перенос вещества про­исходит только за счет молекулярной диффузии, из чего следует ли­нейный профиль изменения концентрации на толщине 8э.

Равновесие в процессе растворения наступает тогда, когда хи­мический потенциал растворенного вещества становится равным ве­личине его химического потенциала в исходном твердом материале. Достигаемая при этом предельная концентрация раствора соответст­вует насыщению последнего и называется растворимостью. Данные о растворимости различных веществ в зависимости от температуры приводятся в справочнике [26].