Описание экспериментальной установки

Установка (рис. 4.8) состоит из ресивера 1, абсорбера 2 с диаметром D = 0,2 м с мешалкой 3 диаметром d = 6,67 10^-2 м, приводимой во вращение электродвигателем постоянного тока 4 через привод 5. Частота вращения мешалки устанавливается регулятором 6. Углекислый газ подается в абсорбер 2 из ресивера 1 по трубопроводу с вентилями 7, 8, 9 и краном 10. Жидкость в абсорбер 2 заливается через воронку 11.

Для измерения объема газа, поглощаемого жидкостью, абсорбер через штуцер 12 и трехходовой кран 13 подключен к газовой бюретке 14, соединенной с уравнительным сосудом 15. Уравнительный сосуд перемещается с помощью системы блоков 16 или вручную. Контроль за постоянством давления в абсорбере осуществляется манометром 17, соединенным с линией продувки углекислым газом трехходовым краном 18.

Температура жидкости в абсорбере изменяется термометром 19, а продолжительность опыта - электросекундомером 20.

Методика проведения работы

Через воронку 11 в аппарат с мешалкой залить воду (количество указывается преподавателем). Извлечь воронку и закрыть отверстие пробкой.

Соединить газовую бюретку 14 с атмосферой (положение "а" рис. 4.7 крана 13), вытеснив из нее воздух, поднимая уравнительный сосуд 15 с водой в крайнее верхнее положение, после чего кран 13 перевести в положение "в", отсекая бюретку от атмосферы.

а б в

Рис. 4.7. Положение кранов 13 и 18 во время работы

Установить кран 18 в положение "а" (для отключения манометра 17 на время продувки).

Проверить наличие избыточного давления углекислого газа в ресивере 1 (не более 0,01 МПа). Последовательно соединить вентили 7, 8, 9, кран 13 и продуть абсорбер углекислым газом (не более 3 мин ).

После продувки отключить установку от ресивера 1 и атмосферы путём ряда последовательных операций:

а) перекрыть доступ углекислого газа в абсорбер краном 10 и сразу же перевести кран 13 в положение "б";

б) медленно снизить уровень жидкости в бюретке 14 до нуля, опуская уравнительный сосуд 15;

в) подключить манометр 17, поставив кран 18 в положение "в".

Если в аппарате избыточное давление (уровень жидкости в правом колене выше уровня жидкости в левом колене манометра 17), то сбросить его краном 13, быстро поворачивая кран из положения "б" в положение "в" и обратно. В случае наличия в аппарате вакуумметрического давления (уровень .жидкости в правом колене ниже уровня жидкости в левом колене манометра 17) - очень осторожно добавить через кран 10 углекислый газ в аппарат 2.

Установить регулятор частоты вращения мешалки 6 в положение, соответствующее минимальному значению используемых в эксперименте чисел оборотов (указываются преподавателем).

Включить мешалку и секундомер (тумблер одновременного включения перевести в положение Вкл), поддерживая в абсорбере постоянное давление (уровень жидкости в правом и левом коленах манометра одинаковы) в течение опытов перемещением уравнительного сосуда 15 вверх, измерить секундомером 20 время поглощения водой 20 10^–6 м³ углекислого газа; при достижении уровнем жидкости в бюретке показаний, соответствующих поглощению 20·10^-6 м³ углекислого газа (20, 40, 60, 80, 100 дел.) каждый раз быстро переводить регулятор числа оборотов мешалки 6 в следующее положение, увеличивая число оборотов мешалки. Выключить мешалку и секундомер. Результаты измерений внести в табл. 4.5.

Таблица 4.5

Номер опыта

Частота вращения мешалки n, с^-1

Продолжительность процесса τ , с

Объем поглощаемого газа Vу, м^3

Температура опыта t, ^0С

Перекрыть вентили 7, 8, 9 и соединить сосуд с атмосферой, переключив краны 13 и 18 в положение "а". Слить воду из аппарата.

Рисунок 4.8. Схема экспериментальной установки для изучения процесса абсорбции углекислого газа водой в аппарате с механическим перемешиванием