де - відношення навантажень по рідкій і паровій фазах у колоні, кг/кг;

h - міжтарілчаста відстань, м; (р) - в'язкість рідини, Па•с;

- відносна леткість компонентів суміші, рівна відношенню парів чистих компонентів при одній і тій же температурі.

При відомих значеннях Nm і Еm неважко встановити число дійсних тарілок в колоні і її висоту.

4. ОПИС УСТАНОВКИ І ПОРЯДОК ПРОВЕДЕННЯ РОБОТИ

Лабораторна установка (рис. 2) складається із скляної ректифікаційної колони 3 діаметром 0,1м з шістьма одноковпачковими тарілками 2, куба-випарювача зі змійовиком 1, дефлегматора 5 для конденсації парів ННК і парогенератора.

Рис. 2. Схема ректифікаційної установки:

1 - змійовик куба-випарювача; 2 - одноковпачкові тарілки; 3 - ректифікаційна колона; 4 - термометр; 5 - дефлегматор; 6 - електромагнітний клапан; 7 - дистанційне управління для відбору проб; 8 - вентиль; 9 - лійка; 10 - зливний кран.

Міжтарілчаста відстань складає 0,13м, діаметр ковпачка і його висота відповідно рівні 0,06 і 0,08м. Куб колони обігрівається гріючою парою, що одержується у парогенераторі.

Дефлегматор охолоджується водопровідною водою. Колона працює в режимі "на себе", тобто весь дистилят повертається на зрошення колони. Вивчення процесу ректифікації проводиться при розділенні системи етиловий спирт-вода. Установка обладнана термометром 4 для вимірювання температури на верхній тарілці і електромагнітним клапаном 6 з дистанційним управлінням (ДУ) для відбору проб.

Вихідна спиртова суміш (живлення) зливається у куб-випарник через переливну трубу з допомогою лійки 9. Кількість залитої суміші повинна забезпечувати повне занурення змійовика 1 в рідину. Гріюча пара подається у змійовик і регулюється вентилем на паропроводі. Конденсат гріючої пари скидається в каналізацію через калібровочну шайбу, яка служить конденсатовідвідником. Подача охолоджуючої води регулюється вентилем 8. Злив кубового залишку і відбір проб із куба колони проводиться через зливний кран 10 знизу куба-випарювача. Проби верхнього продукту відбираються із холодильника дистилята з допомогою електромагнітного клапана 6.

Перед початком роботи подають воду у дефлегматор. Потім подають гріючу пару у змійовик куба-випарювача (тиск пари не повинен перевищувати 0,5•105Па). Розхід пари регулюють таким чином, щоб пара повністю конденсувалася на поверхні змійовика.

Після закипання суміші в кубі колони спостерігають за створенням гідрозатворів на тарілках (рис. 3).

Рис. 3. Схема масообмінної тарілки:

1 - полотно тарілки;

2 - газовий патрубок;

3 - ковпачок;

4 - стакан для гідрозатвора;

5 - переливна труба.

Після виходу колони на режим через 10 хв. встановлюють продуктивність колони по дистиляту. Для цього з допомогою електромагнітного клапана 6 відбирають 10ч40-10-6 м3 верхнього продукту. Принцип дії клапана наступний: при включенні тумблера "Sіt" (другі кнопки і тумблери включати забороняється) на пульті управління 7 відкривається отвір у пробовідбірнику і весь сконденсований продукт поступає у пробовідбірник, при цьому в колону флегма не повертається.

Час відбору фіксується секундоміром, який включається і виключається одночасно з включенням тумблера "Sіt".

Взята з верхньої тарілки проба, а також проба із куба колони аналізується на вміст ННК по методиці, приведеній на стенді. Згідно даних, приведених у табл.V додатку, будують діаграми у-х і і-х,у. Визначають середній склад рідини за формулою:

Встановлюють середні температуру пари tn, молярну масу і густину пари за формулами 5 і 6, прийнявши хсер = усер.

Для хсер за рис. 4 визначають (р) при t(n).

Розраховують оптимальну швидкість пари по формулі (8).

Знаходять швидкість пари, використовуючи експериментальні
значення заміру продуктивності колони по дистиляту, співвідношення

G(n)= (р)•V і залежність (4).

Графічно визначають число теоретичних тарілок.

Розраховують ефективність тарілки через число теоретичних тарілок і за емпіричною залежністю (10).

Звіт про роботу повинен містити:

- мету і опис роботи;

- схему лабораторної установки;

- розрахунки основних параметрів колони;

- таблицю виміряних і розрахованих величин.

Рис. 4. Залежність густини водно-спиртових розчинів від температури.

Звітна таблиця

Контрольні запитання

1. В чому полягає фізична суть процесу ректифікації? Що є його рушійною силою?

2. Для чого служить дефлегматор?

3. Що таке барботаж?

4. Які процеси відбуваються на тарілках ректифікаційної колони?

5. Що називається флегмою і для чого вона служить?

6. Що таке флегмове число і як воно впливає на положення робочої лінії верхньої частини колони на діаграмі у-х при незмінній молярній долі дистиляту?

7. Які виміри необхідно зробити для:

а) побудови робочих ліній;

б) визначення ККД окремих тарілок;

в) середнього ККД?

8. Що таке ККД тарілки і від чого він залежить?

9. Які ви знаєте ректифікаційні апарати і які принципи роботи кожного з них?

Література.

1 Касаткин А.Н. Основные процессы и аппараты химической технологии - М.: Химия, 1973.

2. Руководство к практическим занятиям в лаборатории процессов й аппаратов химической технологии /Под ред. чл.-корр АН СССР П.Г. Романкова - Л.: Химия, 1990.

3. Процессы и аппараты химической технологии: Лаб. Практикум / А.И.Ершов., В.А. Марков, И.П.Плехов, В.М.Собин; Под ред. А.И. Ершова - Мн.: Университетское, 1988.

4. Александров Й.А. Ректификационные и абсорбционные аппараты - М.: Химия, 1971.

5. Кафаров В.В. Основы массопередачи - М.: Высшая школа, 1979.