Destylacja z parą wodną

Temat: Destylacja z parą wodną.

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się ze sposobem wykonywania destylacji różniczkowej (kotłowej) z parą wodną oraz wyznaczenie stopnia nasycenia pary wodnej substancją destylowaną A (toluenem) przy różnych prędkościach wypływu pary wodnej z dyszy bełkotki.

2. Aparatura

1 – wytwornica pary wodnej

2 – kolba destylacyjna zawierająca substancję destylowaną

3 – nasadka destylacyjna

4 – chłodnica

5 – bełkotka

6 – odbieralnik destylatu

Podczas pomiarów temperatura mierzona jest termometrami:

T2 – cieczy w wyparce

T3 – pary opuszczającej wyparkę

3. Metodyka pomiarów

  1. Ustawienie napięcia na autotransformatorze, do którego był podłączony podgrzewacz wyparki, na wartość 160 V.

  2. Podłączenie wody do chłodnicy.

  3. Podgrzanie wody w wytwornicy do temperatury wrzenia.

  4. Doprowadzenie par wody do kolby destylacyjnej zawierającej substancję destylowaną.

  5. Doprowadzenie par wody i substancji destylowanej do chłodnicy, gdzie nastąpiło ich skroplenie.

  6. Po ustaleniu się temperatury (na termometrach T2 i T3) cieczy i pary, odebranie ok. 95cm3 dwufazowego destylatu. Zanotowanie objętości odebranej wody i substancji destylowanej oraz czasu pomiaru.

  7. Przeprowadzenie dwóch kolejnych serii pomiarowych dla napięcia: 190 V i 220 V.

  8. Po zakończeniu ćwiczenia: wyłączenie ogrzewania wytwornicy pary i zamknięcie dopływu wody do chłodnicy.

4. Wyniki pomiarów:

Nr pomiaru U [V] T2 (cieczy) [K] T3 (gaz) [K] Vw [ml] VA [ml] t [s]
I 160,0 366,0 358,0 16,0 78,0 497,0
II 190,0 366,0 358,0 16,0 78,5 306,0
III 220,0 366,0 358,5 16,0 79,0 227,0

Dane aparatury:

N=5 (liczba dysz w bełkotce)

d= 1,5 mm (średnica dyszy)

D=15,5 cm (średnica kolby)

h =6,2cm

5. Obliczenia:

  1. Wartość prężności pary nasyconej toluenu (PA) w [Pa] została odczytana z tablic i przeliczona:

1 mmHg = 133,322 Pa

345,14 mmHg = X

PA   =  X  =  345, 14  • 133, 322 = 46014, 755 Pa

  1. Prężność cząstkowa toluenu (pA) w [Pa] obliczona z zależności:


$$p_{A} = P \bullet \frac{{18m}_{A}}{M_{A}m_{A} + 18m_{A}}$$

  1. Obliczenie wartości doświadczalnej stopnia nasycenia E:


$$E_{dosw} = \frac{p_{A}}{P_{A}}$$

  1. Prędkość wypływu pary z dyszy bełkotki:

$w = \frac{m_{w}}{t{\ \bullet \rho}_{\text{pW}}}$

e) liczba Frounda:

$Fr = \frac{w^{2}}{\text{gD}}$

  1. Stała C:

$C = \text{Fr}^{- 0,12} \bullet \left( \frac{A}{\text{nf}} \right)^{0,28} \bullet \left( \frac{D}{h} \right)^{- 0,48} \bullet \left( \frac{M_{A}P_{A}}{{18P}_{w}} \right)^{- 0,13}$

Wyniki obliczeń:

Nr pomiaru PA [Pa] mw [kg] mA [kg] pA E dośw. ρpw w Fr
I 46014,755 0,016 0,068 46001,382 1,000 0,600 6,075 30,098
II 46014,755 0,016 0,069 46161,920 1,003 0,600 9,867 79,399
III 46014,755 0,016 0,069 46321,529 1,007 0,600 13,301 144,279
A/nf D/h MAPA/18Pw C E obl
1388,889 2,016129032 4,255875 2,982527 1
    4,2831563 2,652597 1
    4,3104375 2,467095 1

6. Wnioski:

W wyniku przeprowadzonych pomiarów i obliczeń zaobserwowałyśmy, że wraz ze wzrostem szybkości wypływu pary wodnej czas destylacji ulega skróceniu. Wraz ze zmianą ustawienia autotransformatora (zwiększanie napięcia) skraca się czas zbierania 95ml cieczy. Masowe natężenie przepływu oparów wzrasta wraz ze wzrostem mocy grzejnej podgrzewacza wyparki. Liczby C maleją wraz ze wzrostem szybkości odbierania destylatu.


Wyszukiwarka