Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Лабораторна робота 13 ПАХВ.doc
Скачиваний:
11
Добавлен:
23.02.2016
Размер:
157.18 Кб
Скачать

Лабораторна робота № 13 дослідження процесу простої перегонки

Мета роботи – експериментально перевірити диференціальне рівняння простої перегонки.

Основні теоретичні положення

Простою перегонкою називають процес часткового розділення суміші рідин поступовим випаровуванням і безперервним видален­ням з перегінного апарата утворюваної пари.

Під час кипіння су­міші вміст більш леткого компонента в парі, а отже, й у дистиля­ті, що утворюється під час конденсації пари, більший, ніж у рідині. Завдяки цьому в кубі поступово збільшується відносний вміст менш леткого компонента.

Склад рідини в перегінному апараті після випаровування деякої її частини і склад дистиляту,що утворюється, можна визначити з ма­теріального балансу простої перегонки. Оскільки відносний вміст компонентів суміші в перегінному апараті й дистиляті в процесі пе­регонки безперервно змінюється, матеріальний баланс складають у диференціальній формі для довільно вибраного моменту.

Виберемо такі позначення:

W кількість суміші в апараті в будь-який момент перегонки, кг;

x — склад рідини в перегінному апараті в масових частках легколеткого компонента в будь-який момент;

y — склад пари над рідиною в частках маси легколеткого компонента в будь-який момент.

Склад пари над рідиною можна подати як функцію складу ріди­ни, тобто

.

У процесі випаровування нескінченно малої кіль­кості суміші dW із складом x концентрація рідини зменшується на величину dx і залишок рідини в кубі можна подати величиною

,

причому в цьому залишку легколеткого компонента буде

.

Склад дистиляту подають величиною у, а кіль­кість його - dW.

Матеріальний баланс за легколетким компонентом у цьому разі можна записати у вигляді

,

або

.

Нехтуючи добутком dWdx як нескінченно малою величиною другого порядку і перетворюючи останнє рівняння, дістанемо

.

Якщо в результаті відгонки деякої певної кількості рідини в кубі залишиться Wк кг суміші й склад її буде хк, а до початку перегон­ки кількість початкової суміші була Wп із складом хп, то останнє рівняння можна проінтегрувати в межах від , Wк і хк до Wп і хп. Тоді дістанемо

,

або

. (13.1)

Оскільки функціональна залежність подається тільки кривою рівноваги даної суміші, то рівняння (13.1) можна розв’яза­ти графічно, а також за допомогою ЕОМ. Розглянемо гра­фічний спосіб розв'язання рівняння (13.1).

Рис. 13.1. Графічне визначення інтеграла

Користуючись кривою рівноваги, будуємо діаграму (рис. 13.1). На осі абсцис відкладаємо значення х, а на осі ординат — значен­ня , де у відповідно кожному значенню х визначається за кривою рівноваги для даної суміші.

Площа під кривою, помножена на масштаб кожної з осей в межах від хк і хп, є інтеграл

. (15.2)

Знаючи значення інтеграла А і кількість початкової су­міші Wп, можна легко визна­чити кількість кубового за­лишку Wк, склад якого хк.

Кількість одержаного дисти­ляту

складом хд можна визначити з рівняння матеріального балансу за лег­колетким компонентом:

,

звідки

. (13.3)