ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГРОХОТА

3. Размеры отверстий сита: верхнее – 3,5х3,5 мм,

6. Число оборотов эксцентрикового вала – n = 1450 об/мин.

9. Ориентировочная производительность грохота – G = 7 м³/ч.

1 – грохот; 2 – бункер; 3 – шибер; 4 – пружинные подвески; 5 – короб с ситами; 6 – маховик с балансирующим грузом; 7 – приводные шкивы; 8 – эксцентриковый вал; 9 – подшипники; 10 – верхнее сито; 11 – нижнее сито.

Вибрационный грохот 1 состоит из короба с закрепленными на нем ситами 10 и 11 и приводным эксцентриковым валом 8, помещенным в центре тяжести движущихся масс. Посредством пружинных подвесок 4 грохот вывешен на перекрытиях бокса. Приводной вал вращается в подшипниках 9, которые насажены на эксцентрично обкатые шейки вала. Подшипники защищены от пыли лабиринтным уплотнением и защитной гильзой. На эксцентриковом валу закреплены с обеих сторон вала приводные шкивы 7. Электродвигатель устанавливается отдельно от грохота. При установившейся работе короб грохота с закрепленными в нем ситами движется по круговой траектории, совершая колебания с амплитудой, равной двойному эксцентриситету вала. В зависимости от свойств материала и предъявляемых требований к продуктам грохочения грохот устанавливается с наклоном в пределах 5…25⁰. Нормальным условиям работы грохота соответствует угол наклона, равный 20 – 22⁰. Направление вращения вала по ходу движения материала принимается в тех случаях, когда требуется высокая производительность по питанию, а эффективность грохочения не является особо важной, и наоборот, когда требуется высокая эффективность грохочения, а производительность не особо важна, применяется вращение вала против потока материала.

Набор сит по ГОСТ 3584-73 с поддоном для ситового анализа. Весы лабораторные.

1. Перед проведением работы необходимо ознакомиться с устройством грохота, осмотреть его и, если необходимо, подтянуть крепежные детали. Проверить натяжение сит и в случае ослабления их произвести натяг, причём натягивать сито нужно равномерно, не допуская перекоса. В условиях лабораторного эксперимента в качестве исходного материала, разделяемого по крупности, используется кирпичный щебень или гравий.

2. Для проведения эксперимента необходимо приготовить 10 кг щебня с максимальным размером зёрен не более 10 мм. Из приготовленного щебня взять с разных мест не менее 3-х проб по 200 г и каждую из них подвергнуть ситовому анализу в наборе сит. Сита в наборе должны быть расположены в порядке уменьшения размеров отверстий сит сверху вниз. Верхнее сито должно быть закрыто крышкой, а под нижнее (самое мелкое) подставлено донышко. Приготовленная проба пересыпается в контрольное сито с наиболее крупными отверстиями (верхнее), и весь набор сит устанавливается на механическом встряхивателе. Встряхивание набора сит производят в течение 3…5 минут (в производственных условиях рассев проб продолжают до 30 минут).

По окончании рассева взвешивают остаток на каждом сите, включая также и материал, попавший в донышко.

3. При закрытом шибере весь приготовленный щебень загрузить в бункер грохота. Установив переключателем направление вращения приводного вала по ходу материала, включают грохот в работу и открывают шибер, пропускают материал через сита грохота. По секундомеру замерить время грохочения материала, взяв за точку отсчета время начала поступления материала в приемник с верхнего сита. Опыт заканчивают, как только прекратилось массовое (стесненное) движение материала по верхнему ситу. Полученные фракции материала +3,5 и –3,5 + 1,6 подвергают рассеву в наборе сит, данные ситовых анализов заносят в таблицу.

1. Построение дисперсионных характеристик материала в виде функций R (δ), D(δ).

По таблице, где занесены данные ситовых анализов, требуется построить функции распределения массы частиц по их размерам R (δ) и D (δ) для исходного материала, а также фракций +3,5 и –3,5 + 1,6.

Следуя определению и считая диаметр отверстий сита граничным размерам частиц, находим значения функции R (δ) для каждого граничного размера:

R (δ₁) = m₁ / M, R (δ₂) = m₂ + m₁ / M, R (δ₃) = m₃ + m₂ + m₁ / M и т.д., где M – масса навески зернистого материала, взятая для проведения ситового анализа.

По расчетным величинам R (δ) строят график функции R (δ) (рис. 2)

Используя соотношение (1) D (δ) = 1 – R (δ), вычисляем значения D (δ) и по расчетным величинам строим график функции D (δ) (рис. 3).

2. Определение коэффициента качества грохочения (например, верхнего сита) воспользуемся формулой (4):

Содержание нижнего класса в исходном материале (α, %) определим следующим образом. Из графика функции распределения массы частиц по размерам R (δ) для исходного материала определим долю частиц (A) с размером больше 3,5 мм, R (0,0035) = A. Используя уравнение (1), находим долю частиц (B) с размером, меньшим 3,5 мм. D (0,0035) = 1 – R (0,0035) = B. Величина B, помноженная на 100, и есть искомое содержание нижнего класса в исходном материале – d, %.

Аналогичным образом, воспользовавшись функцией распределения массы частиц по размерам R (δ), построенной для фракции +3,5 (фракция верхнего сита), находим содержание нижнего класса в надрешетчатом продукте (γ, %).

Средний размер частицы δ_ср. полидисперсного материала определяют на основании гранулометрического состава, т.е. количественного разделения зёрен по крупности, используя формулу:

δ_ср. = δ₁x₁ + δ₂x₂ + δ₃x₃ + … / x₁ + x₂ + x₃ + … = Σ (δx)/100,

где δ₁, δ₂, δ₃ … - средние размеры зёрен отдельных фракций ситового анализа, определяемые как полусумма размеров отверстий двух сит, - ближайшего верхнего, через которое прошли все зёрна фракции, и сита, на котором зёрна этой фракции задержались, не просеявшись через него; x₁, x₂, x₃ … - массовые проценты каждой фракции.

Средний размер частиц полидисперсного материала можно найти, также используя дисперсную характеристику материала в виде функции R (δ). Для этого кривую R (δ) разбивают на отдельные прямые участки и, измеряя для каждого отрезка Δ R_i и δ_i, рассчитывают по уравнению (2):

В работе требуется определить средний размер частиц, используя оба метода ситовых анализов, занесенных в таблицу.

4. Определение производительности грохота при грохочении от крупного к мелкому определяется производительностью верхнего слоя. По опытным данным производительность грохота определяют из выражения

где G – количество материала в кг, полученного с верхнего сита (фракция +3,5) за время рассева материала τ, сек.

В общем случае производительность вибрационного грохота зависит от физических свойств материала (плотности, формы и размера частиц, наличия в смеси «трудных» зёрен, т.е. частиц, размер которых соизмерим с размером отверстий в сите грохота, влажности), размеров сита, относительной скорости движения материала, способа его подачи, толщине слоя материала на сите и других факторов. Точному расчету производительность вибрационных грохотов не поддаётся. Ориентировочно её можно определить по формуле (4).

Для сдачи проделанной работы необходимо представить отчёт, состоящий из схемы установки, таблицы ситовых анализов, графиков дисперсионных характеристик, расчётные значения δ_ср., E, G. В отчёте обязательно представить все расчёты по использованным формулам.

Отчёт по лабораторной работе оформляется на листах формата II (297х210). Титульный лист должен соответствовать титульному листу методических указаний к работам с указанием кафедры, названия работы, её номера, фамилии, и.о. студента, группы, специальности и фамилии, и.о. преподавателя принявшего работу.

- результаты обработки опытных данных с представлением всех расчетов по приведенным формулам;

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

- убедиться путем внешнего осмотра в исправности лабораторной установки;

- убедиться в наличии и правильной установке приемников фракций зернистого материала;

- убедиться, что шибер бункера находится в положении «закрыто».

- строго руководствоваться предписаниями данного указания;

- во время работы грохота не открывать дверь бокса и не заходить внутрь него;

- при грохочении пылящих материалов включить вентилятор отсоса пылевоздушного потока из бокса;

- не оставлять работающую установку без присмотра;

- докладывать о всех замеченных неполадках в работе установки преподавателю или учебному мастеру.

- очистить сита грохота от остатков зернистого материала;

- сдать установку учебному мастеру (лаборанту).

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ ДОПУСКА К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

2. Из каких элементов состоит лабораторная установка и каково назначение каждого из них?

3. Объяснить устройство и принцип действия вибрационного грохота.

4. Каков порядок выполнения лабораторной работы?

5. Какие экспериментальные данные снимаются при выполнении работы?

ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ НА ЗАЩИТЕ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

1. Назовите основные способы классификации зернистых материалов.

Дайте сравнительную характеристику каждого из них.

2. Назовите основные типы рабочей поверхности грохотов.

3. Что такое ситовой анализ? Как он проводится? Как обрабатывают данные ситовых анализов?

4. Какими показателями оценивается работа грохота?

5. Назовите основные типы промышленных грохотов и дайте их сравнительную характеристику.

6. Можно ли по дисперсионной характеристике R (б) найти средний размер частиц? Удельную площадь поверхности частиц?

7. Чем отличаются функции распределения массы частиц по их размерам D (б) и R (б)?

8. Назовите основные характеристики для оценки дисперсности полидисперсной системы.

1. Сиденко П.М. Измельчение в химической промышленности. – М.: Химия, 1977.

Машины и аппараты химических производств: Примеры и задачи/ Под общей редакцией В.Н. Соколова. – Л.: Машиностроение, 1982.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СМЕШИВАНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ В БАРАБАННОМ СМЕСИТЕЛЕ

Смешение сыпучих материалов с целью получения однородных по составу смесей в химической промышленности используется очень широко, например, в производствах: наполненных полимерных материалов, сложных удобрений, красителей, резин и т.д. В большинстве случаев качество готовых изделий, приготавливаемых из смесей, зависит от однородности состава этих смесей.

Целью работы является ознакомление с процессом смешения сыпучих материалов, с конструкцией и работой двухбарабанного механического смесителя типа «пьяная бочка», исследование кинетики процесса смешения, определение оптимального времени смешения.

Лабораторная работа выполняется на барабанном смесителе БЛ-2, принципиальная схема установки которого представлена на рис.1.

Два одинаковых цилиндрических барабана 1 ёмкостью 0,01 м³, образующие корпус смесителя, вращаются на валу 2, составляющем с осями симметрии барабанов некоторый угол. Барабаны закрываются съёмными крышками 3. Привод барабанов осуществляется от электродвигателя 4 мощностью 0,6 кВт через червячный редуктор 5. Всё оборудование смонтировано на общей раме 6.

1 – ёмкость; 2 – вал; 3 – крышка; 4 – электродвигатель; 5 – редуктор; 6 – рама.

Для проведения процесса смешивания выбираются сыпучие материалы, различающиеся по крупности частиц. Физико-механические свойства компонентов приведены в таблице 1.

По заданному преподавателем массовому соотношению (1:1; 1:2; 1:4; 1:8; 1:10; 1:20) смешиваемых компонентов взвесить с точностью – 5 г порции первого (А) – ключевого и второго (Б) компонентов, выбирая общую массу их из условия, что заполнение барабана материалом должно быть на 50…70 % по объёму.

Открыть крышку 3 одного из барабанов смесителя и засыпать поочередно внутрь его смешиваемые компоненты, закрыть крышку барабана. Массовое количество компонентов и порядок их засыпки записать в таблицу 2.

Для проведения процесса смешивания включить электродвигатель смесителя на промежуток времени, соответствующий 1-2 оборотам вращения барабана, после этого выключить электродвигатель. Таким образом, время от момента включения электродвигателя до момента полной остановки барабана будет соответствовать времени смешивания на данном этапе эксперимента. Время этого этапа эксперимента замеряется секундомером.

Открыв крышку барабана, пробоотборником взять с поверхности слоя до 10 проб смеси. Масса каждой пробы 30-40 г. Поместив пробу на сито, рассеять её вручную на две фракции: первый компонент – А, второй – Б. Каждую фракцию взвесить с точностью 0,1 г, используя весы ВНЦ-0,2 типа ВНЦ ГОСТ 1327-55. Определить процентное содержание ключевого компонента в каждой пробе (каждого компонента).

После анализа проб их компоненты ссыпать в барабан смесителя, закрыть крышку барабана.

Для дальнейшего проведения процесса смешивания компонентов необходимо операции пуска, остановки смесителя, отбора проб, определения концентрации ключевого компонента в каждой пробе смеси повторить многократно до тех пор, пока пробы смеси последующих этапов смешивания не перестанут значительно отличаться друг от друга по составу (по концентрации ключевого компонента). Рекомендуемая периодичность этапов смешивания согласовывается с преподавателем. Например, ряд этапов смешивания, соответствующий 2, 4, 8, 16, 30, 60, 120, 240 оборотам барабана смесителя. Процессу смешивания сопутствует процесс расслоения сыпучих компонентов – сегрегации их частиц, особенно при смешивании компонентов, различающихся размером частиц, плотностью. Поэтому в случае, когда процесс расслоения преобладает над смешиванием, место отбора проб смеси играет существенную роль при оценке процесса смешивания.

По окончании работы смесителя необходимо освободить барабан от смеси. Смесь компонентов рассеять и фракции ссыпать в соответствующие ёмкости для хранения.

1. Определить содержание C_А ключевого компонента А в готовом продукте:

где M_А и M_Б – соответственно массы компонентов А и Б, взятые для смешивания, кг.

2. Определить содержание C_i ключевого компонента в каждой пробе:

где m_А и m_Б – соответственно массы компонентов А и Б в пробе, г.

3. Рассчитать для каждого этапа смешивания меру качества смешивания, за которую в ряде случаев принимают среднее относительное квадратическое отклонение содержания ключевого компонента в пробах, взятых из смеси, и по данным опытов подсчитывают по формуле

где n – число проб, взятых из смеси в данный этап смешивания.

Величина S не учитывает частоту появления в пробе концентрации C_i, близкой к C_А, следовательно, ∆C зависит от C_А и использование S для сравнительной оценки смесей с различным содержанием в них ключевого компонента не представляется возможным. Поэтому величину S делят на некоторую величину среднего отклонения S₀, в которую многие авторы вкладывают различный смысл [1].

Среднее отклонение S₀ можно вычислить исходя из начальных условий смешивания компонентов при τ = 0. При смешивании компонентов в отношении 1: m число проб (при полной выборке смеси) будет кратно m + 1, а концентрация ключевого компонента в смеси

S₀ = √1 (1 – C_А)² + m (0 – C_А)²/(m + 1) (1/m + 1)² = √m =√1 – C_А/C_А.

С учетом последнего коэффициент неоднородности смешивания для каждого этапа смешивания рассчитывается:

4. Данные опытов и расчетов M_А, M_Б, m_А, m_Б, C_А, C_i, V_С, J, τ занести в таблицу 2.

5. Построить график зависимости меры качества смешивания в смесителе от времени смешивания.

6. Определить по графику оптимальное время смешивания τ, т.е. соответствующее наиболее качественному смешиванию.

Отчет по лабораторной работе оформляется на листах формата II (297х210). Титульный лист должен соответствовать титульному листу методических указаний к работам с указанием кафедры, названия работы, её номера, фамилии, и.о. студента, группы, специальности и фамилии, и.о. преподавателя, принявшего работу.

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

1. Электродвигатель смесителя, его пускатель и электропроводящие элементы должны быть заземлены.

2. Муфты привода и вращающийся корпус барабана должны иметь защитные ограждения.

3. Не применять в исследовании процесса смешения токсичные сыпучие материалы.

4. Во время работы смесителей не прикасаться руками к вращающимся и двигающимся элементам установки (полы и рукава халатов должны быть застегнуты).

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ ДОПУСКА И ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

2. Из каких элементов состоит лабораторная установка и каково назначение каждого из них?

3. Каков порядок выполнения лабораторной работы?

4. Какие экспериментальные данные фиксируются при выполнении работы?

ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ НА ЗАЩИТЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

1. Какие процессы принято выделять при приготовлении смесей из сыпучих материалов?

3. Как влияет время экспозиции при отборе пробы на определение качества смеси?

4. Как влияет количество частиц в пробе на оценку качества смеси?

5. Основные типы емкостных смесителей, применяемых в химической промышленности.

6. Техника безопасности при смешивании пылевидных сыпучих компонентов.

1. Макаров Ю.И. Аппараты для смешения сыпучих материалов. – М.: Машиностроение, 1973.

2. Штербачек З., Туаск К. Перемешивание в химической промышленности. – Л.: Госхимиздат, 1963.

3. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. – М.: Химия, 1973.

Перегонка и ректификация как методы разделения жидких смесей на практически чистые компоненты или фракции различного состава – широко распространенные процессы не только в химической, но и в других отраслях промышленности: в нефтепереработке, в пищевой, фармацевтической, микробиологической и т.п. Так, например, на долю ректификационных установок в производстве синтетического каучука приходится около 30% от всего установленного оборудования.

Основными элементами ректификационного аппарата являются контактные устройства, служащие для организации двухстороннего тепло- и массообмена между неравновесными потоками пара и жидкости, в результате чего пар обогащается низкокипящим компонентом, а жидкость – высококипящим. Массообменная эффективность этих устройств определяется гидродинамической обстановкой на них. При определенных скоростях паровой фазы контактные устройства достигают наибольшей эффективности. Анализ достоинств и недостатков контактных устройств колонных массообменных аппаратов достаточно подробно изложен в [1].

Перегонка и ректификация – очень энергоёмкие процессы, требующие больших расходов, особенно греющего пара и охлаждающего агента (воды, воздуха). Так, например, в нефтепереработке 50% потребляемой энергии расходуется только на первичную фракционную перегонку сырой нефти. Поэтому для достижения высоких технико-экономических показателей этих процессов очень важное значение имеют выбор оптимальных режимов работы и реализация энергосберегающих мероприятий, базирующиеся на глубоком знании теоретических основ и практического опыта работы перегонных и ректификационных установок.

1. Закрепить теоретические знания по основам массопередачи и перегонке жидкостей.

2. Практически ознакомиться с процессом ректификации бинарных жидких смесей (на примере смеси этиловый спирт – вода), устройством и работой ректификационной установки.

3. По результатам лабораторного эксперимента определить достигнутую в контактных условиях разделительную способность (эффективность) ректификационной колонны различными методами, рассчитав с этой целью:

-число теоретических тарелок n_т и кпд колонны η;

4. Определить коэффициент избытка флегмы β, достигаемый в данном эксперименте, оптимальное флегмовое число R_opt_. и сравнить его с рабочим флегмовым числом R.

5. Определить расход греющего пара G_гп на ректификацию и расход воды в дефлегматоре G_в..

Ректификационная установка состоит из ректификационной колонны диаметром 150 мм и высотой 3 м, технологических теплообменников, ёмкостей, насосов, необходимой запорной и регулирующей арматуры, приборов и средств контроля и измерения технологических параметров процесса.

Исходная смесь этилового спирта с водой (концентрация примерно 15, % масс.), приготовленная в ёмкости 14, насосом 15 подаётся в напорную ёмкость 13, откуда самотёком через электроподогреватель 10, нагретая до температуры кипения t_к, подаётся на 5-ю тарелку (считая снизу) ректификационной колонны 1. Внутреннее устройство колонны схематически изображено на рис.2. В результате многократного тепломассообмена на тарелках осуществляется разделение смеси (подробно об этом см. [2, с. 482-494,3, с. 113-126]). Из верха колонны пары, обогащенные низкокипящим компонентом (НКК), в данном случае этиловым спиртом, поступают в конденсатор 16. Охлаждающим агентом служит водопроводная вода, подводимая в межтрубное пространство теплообменника. Конденсат собирается в ёмкость 17, откуда часть его погружным насосом (на рис.1 не показан) подается в напорную ёмкость 19 как флегма. Подача флегмы из ёмкости 19 в колонну 1 осуществляется самотёком.

Кубовая жидкость из куба 3 колонны поступает в кипятильник 4, обогреваемый насыщенным водяным паром. Образовавшиеся в кипятильнике пары кубовой жидкости поступают в колонну под 1-ю тарелку. Слив кубового остатка производится снизу кубового кипятильника 4 при открытом вентиле 22. Отбор проб кубового остатка – через пробоотборник при открытом вентиле 23.

1 – ректификационная колонна; 2 – контактные устройства (тарелки, схему – см. рис. 2); 3 – куб колонны; 4 – кубовый кипятильник; 5 – указатель уровня; 6,8 – манометры; 7, 9, 12, 18, 20, 21, 22, 23 – вентили; 10 – электрический нагреватель (теплообменник); 11 – ротаметр; 13 – напорная ёмкость для исходной смеси питания колонны; 14 – ёмкость для приготовления смеси питания; 15 – насос; 16 – конденсатор верхних паров; 17 – ёмкость для сбора дистиллята (конденсата верхних паров); 19 – напорная ёмкость для флегмы.

t_F, t_W, t_R, t_p, t_н,t_к – температуры смеси питания, кубовой жидкости, флегмы,поступающих в колонну; верхних паров и воды на входе и на выходе из конденсатора, соответственно;

V_p, V_R, V_F – определяемые непосредственными замерами расходы верхних паров, флегмы, исходной смеси соответственно.

Рис. 2. Принципиальная схема контактных устройств тарелок:

1 – корпус колонны; 2 – опорная решетка; 3 – слой насадки (керамические кольца Рашига 15х15х2) ---- ------- паровой поток; ---------- жидкостный поток.

Расстояние между тарелками (между опорными решетками) 200 мм.

Регулирование расходов греющего пара, исходной смеси, дистиллята, флегмы и воды производится вентилями 9, 12, 18, 20, 21 соответственно. Вентиль 7 служит для сообщения колонны с атмосферой в случае необходимости быстрого сброса давления в ней. Давление греющего пара и давление в колонне измеряются манометрами 8 и 6 соответственно. Измерение расхода исходной смеси осуществляется по ротаметру 11. Тарировочный график помещён на приборном щите установки. Ёмкости 13 и 14 имеют указатели уровней (на рис. 1 не показаны). Ёмкость 19 (стеклянная) имеет на наружной поверхности метки для измерения объёма (цена одного деления – 1 л).

Всё оборудование размещено на трёх уровнях, что требует особенной аккуратности в выполнении работ и строгого соблюдения техники безопасности.

На приборном щите установки размещены приборы для определения напряжения и силы тока в электроподогревателе исходной смеси 10, потенциометр для измерения температур, выключатель электроподогревателя 10 и пускатель насоса 15. Кнопки пускателя погружного насоса для подачи флегмы размещены непосредственно у ёмкости 17 на верхней площадке установки.

Перед лабораторными занятиями необходимо внимательно изучить теорию данного вопроса по соответствующему разделу в лекционных конспектах и в учебнике [2, с. 471-477, 482-493, 3, с. 99-108, 113-126], проработать данное методическое указание, разобраться в принципиальной схеме лабораторной установки и в порядке выполнения работы.

В лаборатории ознакомиться подробно с экспериментальной установкой и после получения допуска приступить к работе.

Открыть вентиль 21, подав тем самым охлаждающую воду в конденсатор 16. Если в кубовом кипятильнике нет жидкости (справиться об этом у учебного мастера или определить совместно с ним), залить через систему подачи исходной смеси (порядок заливки см. ниже) около 8-10 л воды и, открыв вентиль 9, подать греющий пар (давление по манометру 0,5 ат). Вентиль 18 на линии конденсата верхних паров открыть!

Одновременно под руководством учебного мастера (лаборанта) приготовить в ёмкости 14 исходную смесь этилового спирта и воды с концентрацией около 15% (масс). Закрыть вентиль 12, включить насос 15 и перекачать исходную смесь из ёмкости 14 в напорную ёмкость 13.

Разогрев колонны считается законченным при появлении конденсата на выходе из конденсатора 16. После этого можно начинать соответственно процесс ректификации, для чего, открыв вентиль 12, установить некоторый минимальный расход исходной смеси и одновременно включить электронагрев теплообменника 10. По достижении температуры исходной смеси на входе в колонну, равной примерно температуре кипения смеси данного состава при атмосферном давлении (определить предварительно по справочнику), вентилем 12 установить рабочий расход исходной смеси (рекомендуется 15-20 делений по шкале ротаметра 11).

Давление греющего пара в этот период с помощью вентиля 9 установить примерно равным 0,2 атм (по манометру).

Накопив достаточное количество дистиллята в ёмкости 17 (при низком уровне жидкости погружной насос не перекачивает её), включить погружной насос и перекачать жидкость в напорную ёмкость 19 для флегмы. Открыв вентиль 20, подать флегму в ректификационную колонну.

После этого следует периодически отбирать пробы дистиллята в мерный цилиндр, засекая время начала и конца отбора (для определения расхода верхних паров G_p и дистиллята G_D), регистрировать одновременно температуры и давления в перечисленных выше точках. В отобранных пробах с помощью ареометра определить плотность и по таблице, помещенной на приборном щите, установить концентрацию НКК в пробах (% мас.).

Следить за уровнем флегмы в напорной ёмкости 19, периодически подкачивая жидкость из ёмкости 17. Расход флегмы определить несколько раз за время работы, измеряя изменение объёма (цена деления на стенке ёмкости равна 1 л) и соответствующее ему время.

В протокол испытаний внести следующие экспериментальные данные:

n_F – число делений ротаметра на линии подачи исходной смеси;

V_F – объемный расход исходной смеси (по тарировочному графику), л/мин;

ρ_F, ρ_W, ρ_P=ρ_R=ρ_D – плотности исходной смеси, кубового остатка, конденсата верхних паров, флегмы и дистиллята соответственно, г/см³;

x_F, x_W, x_D – концентрации исходной смеси, кубового остатка и дистиллята (по графику ρ – x), % (мас.);

t_F, t_P, t_R, t_W – температуры исходной смеси, верхних паров, флегмы и кубового остатка соответственно, ⁰С;

ΔV_P – изменение объёма в ёмкости 17 конденсата верхних паров (л) за время Δτ_P (C);

ΔV_R – изменение объема (в емкости 19) флегмы (л) за время Δτ_R (C);

t_н, t_к – начальная и конечная температуры воды в конденсаторе верхних паров, ⁰С.

Работа заканчивается по требованию преподавателя (учебного мастера, лаборанта) или по израсходовании всей исходной смеси. В этом случае закрыть вентиль 12, выключить электронагреватель теплообменника 10, закрыть вентиль 9, прекратив подачу греющего в кипятильник 4. Вентили 18 и 21 не закрывать до полного охлаждения ректификационной колонны!

1. Определить коэффициент обогащения α как отношение концентрации низкокипящего компонента (НКК) в дистилляте к концентрации его в исходной смеси x_F, то есть

2. Определить кпд ректификационной колонны η:

Здесь n_д – действительное количество контактных устройств (тарелок) в колонне, равное 12 шт.

Число теоретических тарелок (ступеней изменения концентрации) определить графически, построив в координатах X-Y линию равновесия между паром и жидкостью в системе этиловый спирт-вода и линии рабочих концентраций верхней и нижней частей колонны при рабочем флегмовом числе R:

Здесь G_D – производительность колонны по дистилляту, кг/с;

G_R – количество флегмы, подаваемой на верхнюю тарелку колонны, кг/с;

G_P – количество верхнего продукта, выходящего из дефлегматора, кг/с.

Данные по фазовому равновесию в системе этиловый спирт-вода приведены в данном методическом указании (см. таблицу). Методика построения линий рабочих концентраций и определения числа теоретических тарелок (ступеней) изложена в [2, с. 429, 448, 3, с. 118-122].

Концентрацию НКК в кубовом остатке x_w найти из материального баланса ректификационной колонны [2, с. 487; 3, с.118].

3. Определить число единиц переноса m_ox как наиболее универсальную оценку эффективности массообменного аппарата методом графического интегрирования выражения

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: