 |
Обработка экспериментальных данных
|
|
|
|
1. Определить молярные доли этанола в кубе xW и в продукте xP.
Для определения значение молярной доли этанола в кубе xW по данным, представленным в таблице равновесных составов (табл. 1), построить график зависимости состава жидкости от температуры кипения (см. рис. 3) и, используя значение зафиксированной температуры tW, определить искомую концентрацию xW.
Для определения значение молярной доли изопропанола в дистилляте xP использовать измеренное значение плотности продукта и рис. 5.
2. Построить рабочие линии процесса ректификации на диаграмма x-y (см. рис. 6).
Следует отметить, что лабораторная установка не имеет нижней (исчерпывающей) части. Её роль играет куб-кипятильник, разделяющим действием которого пренебрегать (как это делают при расчёте непрерывной ректификации) нельзя.
Образующийся в кубе кипятильнике пар находится в состоянии равновесия с кипящей кубовой жидкостью 
. В этом случае разделяющее действие куба-кипятильника можно учесть, построив на диаграмме одну теоретическую ступень разделения. При этом состав входящей из колонны в куб-кипятильник жидкости можно условно обозначить как xF, а состав покидающего куб-кипятильник пара – как yF.
Рассчитав по формуле (8) длину отрезка и отложив его на вертикальной оси, построить рабочую линию верхней (укрепляющей) части колонны в интервале составов от xF до xP.
3. Определить минимальное флегмовое число по уравнению (9), подставив в него найденное в предыдущем пункте значение xF и определённое по графику равновесное ему значение 
. Определить значение коэффициента избытка флегмы, выразив его из уравнения (10).
4. Определить значения общего числа единиц переноса по паровой фазе для укрепляющей части колонны.
|
|
|
Для этого построить график, отложив по горизонтальной оси y, а по вертикальной оси 
(см. рис. 7). Значения 
и y определить по построенной в пункте 2 диаграмме x-y в интервале от xF до xP. Общее число единиц переноса по паровой фазе будет численно равно площади полученной криволинейной трапеции.
Определить высоту единицы переноса, разделив высоту насадки на число единиц переноса:
(17).
5. Определить молярный расход дистиллята:
(18),
VP – зафиксированный объём продукта в мерной бюретке, м3; τ – время заполнения мерной бюретки, с; ρP – плотность продукта, измеренная ареометром, кг/м3; 
– молярная масса продукта, кг/кмоль.
6. Определить мольный расход паровой фазы по формуле (13). Определить коэффициент массопередачи по уравнению (16), приняв удельную поверхность насадки 
.
7. Графическим построением на диаграмме x-y определить число теоретических ступеней 
. Рассчитать высоту теоретической ступени, разделив высоту насадки на число теоретических ступеней:
(19).
Результаты измерений и расчётов свести в таблицу:
| Экспериментальные данные | |
| Флегмовое число R | |
| Температура кипения кубовой жидкости tW, °C | |
| Объём дистиллята VP, см3 | |
| Время сбора дистиллята τ, с | |
| Плотность дистиллята ρP, кг/м3 | |
| Результаты расчёта | |
| Состав кубовой жидкости xW, мол. доли | |
| Состав дистиллята xP, мол. доли | |
| Молярная масса дистиллята MP, кг/кмоль | |
Мольный расход дистиллята  , кмоль/с
| |
Мольный расход паровой фазы  , кмоль/с
| |
| Состав жидкой фазы на входе в куб-кипятильник xF, мол. доли | |
| Минимальное флегмовое число R min | |
| Коэффициент избытка флегмы β | |
| Число единиц переноса NOy | |
| Высота единицы переноса hOy, м | |
| Площадь поверхности массопередачи A, м2 | |
| Коэффициент массопередачи Ky, кмоль/(м2·с) | |
| Число теоретических ступеней NТС | |
| Высота теоретической степени hТС, м |
|
|
|
Рис. 5. Плотность водных растворов этанола в зависимости от состава
Рис. 6. Построение рабочих линий на диаграмме х-y
Рис. 7. Определение числа единиц переноса графическим интегрированием
|
|
|
