Обработка опытных данных. Используя данные о равновесных составах жидкости и пара (приложение), построить диаграмму равновесия у—х (три рисунка).

 

Используя данные о равновесных составах жидкости и пара (приложение), построить диаграмму равновесия у—х (три рисунка).

Поскольку мольные скрытые теплоты парообразования воды и спирта различаются в меньшей степени, чем удельные массовые, то для упрощения технических расчетов принимают допущение о равенстве мольных теплот парообразования компонентов. При таком допущении можно считать, что по всей высоте колонны за счет теплоты конденсации 1 кг-моля паров смеси испа­ряется 1 кг-моль стекающей вниз флегмы. Известное уравнение (17) рабочей линии процесса справедливо именно при данном допущении.

Поэтому при построении рабочей линии процесса ректификации по ре­зультатам проведенных опытов необходимо массовые концентрации этилового спирта в исходной смеси и в готовом продукте (А _f, А _d) пересчитать в мольные Х,моль-%

(24)

где А и В - массовые концентрации спирта и воды, %:

m_с - молекулярная масса спирта, m_с = 46;

m_в - молекулярная масса воды, m_в= 18.

Результаты пересчета занести в журнал наблюдений.

Определить среднюю мольную концентрацию X_d при двух значениях R.

На построенную диаграмму равновесия у-х (см. рис.4) нанести линию концентра­ции (рабочую линию) при R=4, отвечающую уравнению (17):

,

где - отрезок, отсекаемый на оси ординат.

Из уравнения материального баланса колонны находят расход и концентрацию кубового остатка по уравнению

W=F-P

Xw=(FXf-PXp)/W

ГдеF,P,W количества исходной смеси,дистилята,кубового остатка

Xf, Xp, Xw - составы исходной смеси,дистилята,кубового остатка, мол. доли.

Аналогично нанести рабочие линии на диаграммы равновесия при R=4 после 15мин.

На каждом полученных рисунков находим графическим методом число ступеней, что определит теоретическое число тарелок (см. рис.5).

Пользуясь формулой (21), определить действительное число тарелок.

Представить графики зависимости действительного числа тарелок (n) и концентрации готового продукта (X_d) от флегмового числа R, т.е.:

n=f₁(R) и X_d =f₂(R)

Для расчета второго опыта исходная смесь берем равной кубовому остатку:

F₂=W

Определим концентрацию Аf спирта кубового остатка для второго опыты по температуре кипения смеси.

Аналогично для третьего опыта.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какие виды перегонки жидкостей вы знаете и чем они отличаються?

2. Для каких бинарных смесей применим закон Дальтона и для каких закон Рауля?

3. Что такое азеотропное состояние?

4. Являются ли этиловый спирт и вода взаимно растворимыми компонентами?

5. Построить процесс ректификации в "t-x,y"- диаграмме.

6. Что является движущей силой процесса ректификации?

7. Что такое флегмовое число?

8. Как влияет величина флегмового числа на теоретическое число тарелок, концентрацию продукта и кубового остатка?

9.Как влияет влияет расход охлаждающей воды?