- •Э.А. Беев
- •Э.А. Беев, а.П. Леонтьев, с.А. Леонтьев, а.Г. Мозырев
- •Тюмень 2003
- •Э.А. Беев, а.П. Леонтьев, с.А. Леонтьев, а.Г. Мозырев
- •Предисловие
- •Общие требования и порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 1 определение режима течения жидкости
- •Описание установки
- •Методика проведения работы
- •Обработка опытных данных и составление отчета
- •Отчетная таблица
- •Плотность воды
- •Динамическая вязкость воды
- •Контрольные вопросы
- •Coпротивления трубопроводов
- •Цель работы
- •Описание установки
- •Методика проведения работы
- •Опытные данные
- •Обработка опытных данных и составление отчета
- •1. По уравнению расхода рассчитываем среднюю скорость потока:
- •Расчетные данные
- •Отчет по выполненной работе должен включать:
- •Kohtpoльhыe вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № 3 изучение гидродинамики аппарата с колпачковыми тарелками
- •Цель работы
- •Описание лабораторной установки
- •Экспериментальное определение гидравлического сопротивления сухой и орошаемой тарелки
- •Результаты опытов по определению гидравлического сопротивления сухой и орошаемой тарелки
- •Расчетное определение гидравлического сопротивления тарелки и гидрозатвора
- •Расчетные данные по определению гидравлического сопротивления сухой и орошаемой тарелки и гидрозатвора
- •Зависимость плотности воздуха от температуры
- •Отчет по выполненной работе включает:
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа №4 снятие характеристик центробежного насоса
- •Цель работы
- •Описание установки
- •Методика проведения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа №5 определение констант процесса фильтрации
- •Цель работы
- •Описание опытной установки
- •Порядок проведения работы
- •Обработка опытных данных
- •Результаты замеров
- •Отчет по работе включает:
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № 6 гидродинамика псевдоожиженного слоя
- •И высоты слоя от скорости газового потока
- •Цель работы
- •Описание установки
- •Отчетная таблица
- •Обработка опытных данных и составление отчета
- •Отчет по работе должен включать:
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № 7 изучение работы циклона
- •Цель работы
- •Описание лабораторной установки
- •Р ис. 7.1. Схема установки:
- •Порядок проведения работы
- •Обработка данных и составление отчета
- •В отчет о работе должны быть включены:
- •Kohtpoльные вопросы
- •Лабораторная работа №8
- •Цель работы
- •Описание установки
- •Методика проведения работы
- •Обработка опытных данных и составление отчета
- •Отчет о выполненной работе должен содержать:
- •Отчетная таблица
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа №9 изучение процесса выпаривания в однокорпусной выпарной установке
- •Описание установки
- •Порядок проведения работы
- •Обработка опытных данных
- •Отчет о выполненной работе должен содержать:
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Физические свойства воды
- •Концентрация (в %масс) водного раствора Na2co3 под атмосферным давлением при различных температурах
- •Приложение 3 Плотность водных растворов при 20оС в зависимости от содержания Na2co3
- •Лабораторная работа №10 определение коэффициента теплоотдачи от поверхности к псевдоожиженному слою
- •Расчетные уравнения
- •Экспериментальная установка и методика проведения опытов
- •Результаты измерений
- •Обработка экспериментальных данных
- •Отчет по работе включает:
- •Литература
- •Контрольные вопросы
- •Параметры воды при различных температурах
- •Лабораторная работа №11 изучение процесса конвективной сушки материалов
- •Кинетика процесса сушки
- •Цель работы
- •Описание установки
- •Порядок проведения работы
- •Опытные данные
- •Обработка результатов
- •Р ис. 11.6. Диаграмма Рамзина
- •На диаграмме j – х в процессе нагревания сушки
- •Контрольные вопросы
- •Расчетные данные
- •Литература
- •Лабораторная работа №12
- •Исследование непрерывного процесса
- •Ректификации бинарной смеси
- •Введение
- •Цель работы
- •Построение изобарных температурных кривых
- •Давление насыщенных паров спирта и воды при различных температурах
- •Описание установки
- •Методика проведения работы
- •Результаты измерений
- •Обработка опытных данных
- •Удельные теплоемкости и теплота парообразования этилового спирта и воды
- •Отчет по работе включает:
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа №13 абсорбция
- •Уравнения массоотдачи и массопередачи
- •Описание установки и методика проведения работы
- •Обработка опытных данных и составление отчета
- •Отчет по работе должен включать:
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Содержание
Удельные теплоемкости и теплота парообразования этилового спирта и воды
Температура, С |
Удельная теплоемкость, кДж/(кг×град) |
Удельная теплота парообразования, кДж/кг |
||
спирт |
вода |
спирт |
вода |
|
0 |
2,292 |
4,212 |
921,8 |
2493,1 |
20 |
2,485 |
4,183 |
913,4 |
2448,2 |
40 |
2,715 |
4,174 |
900,8 |
2403,0 |
60 |
2,966 |
4,179 |
879,9 |
2356,9 |
80 |
3,222 |
4,195 |
850,6 |
2310,0 |
100 |
3,515 |
4,220 |
812,9 |
2260,0 |
в) количество тепла, теряемое в окружающую среду:
Qпот.= Qприхода- Qрасхода
3. Из уравнения теплового баланса для верха колонны определяют количество флегмы (g), стекающей с верхней тарелки:
, (12.17)
где L – массовый расход орошения, кг/с; - соответственно энтальпия паров дистиллята при температуре верха колонны, энталпия дистиллята при температуре конденсации (tK) и при температуре орошения (tL), Дж/кг.
где: r – теплота концентрации паров верхнего продукта, Дж/кг.
4. Определяют минимальное флегмовое число RMIN:
где: – равновесные составы жидкой и паровой фаз питания определяют по графику t–x/, y/ при температуре питания (Rmin определяюм, если питание поступает при температуре кипения и выше).
5. Рабочее флегмовое число определяют как отношение мольного расхода флегмы в верхней части колонны (g') к мольному расходу дистиллята (D'):
(12.18)
6. Число ступеней изменения концентрации (теоретических тарелок) определяется графическим способом. Для этого используют кривую равновесия фаз в координатах х’* - y’*. На этот же график наносят кривые концентраций (рабочие линии) для верхней и нижней частей колонны.
а) рабочая линия верхней части колонны строится по уравнению линии концентрации (рабочей линии) для верха
(12.19)
где: – мольные концентрации верхних потоков пара жидкости в любом i–том сечении верхней части колонны.
Если мольные количества пара и жидкости по высоте секции не меняются, то уравнение (12.19) представит собой прямую линию, и для построения рабочей линии верхней части колонны достаточно двух точек. Решая уравнение (12.19) при , получим , и при , получим .
Следовательно, имеем две точки: А ( ) и В ( ),
Нанеся эти точки на график х’* - y’* и, соединив их, получим рабочую линию верхней части колонны АВ (рис.12.4).
б) Рабочую линию нижней части колонны строим аналогично, используя уравнение рабочей линии (линия концентрации) для низа.
(12.20)
где: П – паровое число, это есть отношение расхода паров нижней части колонны к расходу остатка.
(12.21)
где: – мольное количество паров в нижней части колонны, определяется из уравнения материального баланса для нижней части колонны, моль/с.
(12.22)
где: – мольное количество жидкой части питания, моль/с (если питание подается в колонну при температуре его кипения или более низкой, то ).
При постоянных мольных потоках пара и жидкости по высоте секции уравнение (12.20) представляет собой уравнение прямой линии и для построения ее достаточно двух точек. Решая уравнение (12.20) при получаем , а при , соответственно
Через две полученные точки С ( ) и Д ( ) проводим рабочую линию нижней части колонны (рис.12.4). Для облегчения графического расчета можно использовать условную линию q (МN), определяющую точки пересечения рабочих линий верхней и нижней частей колонны, положение этой условной линии зависит от величины q , характеризующей тепловое состояние исходного сырья (рис. 12.5).
Положение условной линии q в зависимости от состава исходного сырья:
МN1 – перегретый пар;
МN2 – насыщенный пар:
МN3 – паро–жидкостная смесь;
МN4 – кипящая жидкость;
МN5 – холодная жидкость.
При заданной температуре tF и составе исходного сырья XF:
(12.23)
где: – энтальпия насыщенных паров состава XF, Дж/кг; – энтальпия исходного сырья при температуре tF,Дж/кг; rF – теплота конденсации паров сырья состава XF,Дж/кг.
(12.24)
(12.25)
(12.26)
где: tKF – температура конденсации паров сырья состава xF, определяется по графику t–x, y.
Рис. 12.5. Кривая равновесия
Для определения положения линии q (рис.12.2) из точки М на диагонали диаграммы x’–у’ с координатой, соответствующей составу сырья x’F, проводится условная линия q, тангенс угла наклона которой равен:
Координаты точки пересечения линии q с кривой равновесия дают составы равновесных фаз сырья у и х.
Далее из точки А( ), под углом, тангенс которого равен проводят рабочую линию верхний части колонны до пересечения со вспомогательной линией q. Соединив точку пересечения с точкой С( ), получают рабочую линию нижней части колонны.
Для определения числа теоретических тарелок, как в первом, так и во втором случае проводят ступенчатую линию между кривой равновесия и рабочими линиями от точки А до точки С. Число ступеней соответствует числу теоретических тарелок.
При этом ордината каждой горизонтали ступени соответствует составу паров, поднимающихся с той или иной тарелки, а абсцисса – каждой вертикали определяет состав жидкости, стекающей с тарелки.
Коэффициент полезного действия тарелки определяется из соотношения:
(12.27)
где: NT – число теоретических тарелок в колонне; NP – число реальных тарелок в колонне.