ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

Для обеспечения необходимой концентрации паров этанола в воздухе, воздух с определенной скоростью (60–80% по ротаметру) пропускают через слой спирта в барботере 8, в который заливают 30–40 мл спирта. Барботер помещают в термостат 7, нагретый до 75–80°С. Полученная таким образом исходная газовая смесь поступает и рабочую часть пленочного абсорбера – вертикальную трубку 2 через успокоительный участок 3. Жидкость (вода) через ротаметр 5 поступает в сосуд 1 и, перетекая через край выступающей внутрь сосуда трубки, стекает пленкой по стенкам последней, поглощая этанол из газовой смеси. Затем через регулятор уровня 4 отводится из аппарата в приемник 6, где замеряется ее объем V_общ, (2–4 литра).

Поверхность соприкосновения фаз принимают равной внутренней орошаемой поверхности трубки на рабочей длине.

Очищенный от этанола воздух выходит из абсорбера через верхнюю часть сосуда 1. Количество поглощенного этанола V_сп определяется при анализе жидкости в приемнике 6. Измеряется с помощью ареометра плотность жидкости, и затем по специальным таблицам находят содержание этанола в массовых долях х_масс в поглотителе.

где: ρ _см – плотность поглотителя в приемнике 6;

ρ _сп – плотность спирта (800 кг/м³).

Степень извлечения паров этанола из газовой смеси определяется по уравнению материального баланса

V_нс- V_кс=V_сп+ V_ун

где: V_нс – начальный объём спирта, загружаемого в барботер, мл

V_кc – объем спирта в барботере после опыта, мл

V_у_n – количество спирта, унесенного с воздухом, мл

Степень извлечения х равна:

или с достаточной точностью

Результаты исследования заносятся в табл. 13.1.

Таблица 13.1

Расход поглотителя	Расход газа	Массовая доля спирта, х_масс	Объем поглощенного спирта, V_c_п, мл	Степень извлечения, х, %
по ротаметру %	кг/с	по ротаметру %	м³/с

ОБРАБОТКА ОПЫТНЫХ ДАННЫХ И СОСТАВЛЕНИЕ ОТЧЕТА

Коэффициент массоотдачи в газовой фазе можно определить из уравнения (13.4) для газовой фазы:

(13.12)

где: - коэффициент диффузии этанола в воздухе, м² /с;

V_прив- приведенная толщина пленки, м;

Nu_г - критерий Нуссельта;

, V_прив при температуре опыта определяется из соотношений:

где: - при 0°С составляет 0, 102 см²/с.

μ _ж – вязкость воды при температуре опыта, Па× с (см. табл.1.3. лабораторная работа №1);

ρ _ж – плотность воды, кг/м³ (см. табл.1.2. лабораторная работа №1).

Для массоотдачи в газовой фазе диффузионный критерий Нуссельта определяется по уравнению (13.7):

(13.13)

где:

где d = 25мм, μ _г= 0, 176× 10^-4 Па· с, ρ _г= 1, 29 кг/м³;

ω _о - относительная скорость газа

где w – средняя скорость газа, определяемая из уравнения:

где: V_г – расход газа м³/с;

u_ср – средняя скорость пленки, которая определяется по формуле

где: Г – линейная плотность орошения, кг/(м´ с)

где: G –расход поглотителя, кг/с

Коэффициент массоотдачи в жидкой фазе b_ж определяется из уравнения (13.4) для жидкой фазы:

(13.14)

где: D_ж – коэффициент диффузии этанола в воде, м²/с;

D_ж – при 20°С составляет 1× 10^–5 м²/с.

Критерий Нуссельта для массоотдачи в жидкой фазе определяют по уравнению:

(13.15)

где: l – рабочая длина 0, 6 м (l =0, 6 м)

Критерий Рейнольдса:

Диффузионный критерий Прандтля:

Отчет по работе должен включать:

1) Тему работы;

2) Цель работы;

3) Схему и описание экспериментальной установки;

4) Таблицу экспериментальных результатов;

5) Расчет коэффициентов массоотдачи;

6) Выводы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Сущность процесса абсорбции.

2. Статика процесса абсорбции.

3. Чем определяется кинетика процесса абсорбции?

4. Основные уравнения массоотдачи, их физический смысл.

5. Основные уравнения массопередачи.

6. Движущая сила процесса абсорбции.

7. Коэффициенты массоотдачи и массопередачи, их физический смысл и размерность.

8. Расчет коэффициентов массоотдачи в газовой и жидкой фазах.

9. Расчет коэффициентов массопередачи.

10. Диффузия вещества в газовой и жидкой фазах.

11. Молекулярная, конвективная и турбулентная диффузия, коэффициенты диффузии.

12. Какие факторы и каким образом влияют на коэффициенты массоотдачи и массопередачи?

13. Типы абсорбции.

14. Как влияют температура и давление на движущую силу процессов абсорбции и десорбции?

15. Применение процессов абсорбции и десорбции в промышленности.

16. Материальный баланс абсорбера.

17. Тепловой баланс абсорбера.

18. Расчет числа теоретических тарелок в абсорбере.

19. Цель работы.

20. Схема экспериментальной установки.

21. Методика проведения эксперимента.

Рис. 13.1. Схема установки

1 – сосуд; 2 – абсорбер; 3 – успокоительный участок; 4 – регулятор уровня; 5 – ротаметр; 6 – приемник; 7 – термостат; 8 – барботер

ЛИТЕРАТУРА

1.Павлов К.Ф., Романков Н.Г., Носков А.А, Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Л.: Химия, 1981, 560с.

2. Рамм В.М. Абсорбция газов., Химия, 1976, 656с.

3. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии., М.: 1971, с. 57–192.

4. Молоканов Ю.К. Процессы и аппараты нефтегазопереработки., М.: Химия, 1980, 407с.

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие 3

Общие требования и порядок выполнения работы 4

1. Определение режима течения жидкости 5

2. Определение коэффициентов гидравлического

сопротивления трубопроводов 11

3. Изучение гидродинамики аппарата с колпачковыми тарелками 18

4. Снятие характеристик центробежного насоса 26

5. Определение констант процесса фильтрации 32

6. Гидродинамика псевдоожиженного слоя 41

7. Изучение работы циклона 48

8. Изучение процесса передачи тепла в теплообменнике типа

«труба в трубе» 56

9. Изучение процесса выпаривания в однокорпусной

выпарной установке 67

10. Определение коэффициента теплоотдачи от поверхности к

псевдоожиженному слою 75

11. Изучение процесса конвективной сушки материалов 85

12. Исследование непрерывного процесса ректификации

бинарной смеси 98

13. Абсорбция 114

Содержание 122

Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112Следующая