KRYSTALIZACJA Z CHŁODZENIEM
m1 = 0, 734kg
x1 = 0, 780
m2 + mkr = 1, 015 − 0, 424 = 0, 591 kg
x2 = 0, 708
xkr = 1
Bilans masy krystalizacji i obliczenie masy kryształów:
$$\left\{ \begin{matrix}
m_{1} = m_{2} + m_{\text{kr}} + W \\
m_{1}x_{1} = m_{2}x_{2} + m_{\text{kr}}x_{\text{kr}} \\
\end{matrix} \right.\ $$
W = m1 − (m2+mkr) = 0, 734 − 0, 591 = 0, 143g
$m_{\text{kr}} = \frac{m_{1}\left( x_{2} - x_{1} \right) - Wx_{2}}{x_{2} - x_{\text{kr}}} = \frac{0,734\left( 0,708 - 0,780 \right) + 0,143 \bullet 0,708}{0,708 - 1}$ = 0,528 kg
Zawartość ciepła w cukrzycy (c, w %):
$$c = \frac{m_{\text{kr}}}{m_{\text{kr}} + m_{2}} \bullet 100\%$$
$$c = \frac{0,528}{0,591} \bullet 100\% = 89,3\%$$
b). Bilans ciepła
Ilość odprowadzanego ciepła podczas krystalizacji roztworu sacharozy z chłodzeniem:
$$c_{1} = 2,93\ \frac{\text{kJ}}{\text{kg} \bullet K}$$
t1 = 70
t2 = 22
$$q_{\text{kr}} = 95,5\frac{\text{kJ}}{\text{kg}}$$
$$r\ \text{dla}\ \frac{t_{1} + t_{2}}{2}\left( 46 \right) = 2392\text{kJ}/\text{kg}$$
Q = m1c1(t1−t2) + mkrqkr − Wr
Q = 0734 • 2930(70−22) + 0, 528 • 95, 5 − 0, 143 • 2392
Q = 102938J = 102, 94kJ
W jakiej temp i ilości należy wprowadzić do krystalizatora surowy kwas cytrynowy o stężeniu mas. 72%, aby w wyniku procesu otrzymać w ciągu godziny 10,5 kg jednowodnego kw. cytrynowego o masie molowej 210. Podczas krystalizacji w ciągu doby wydziela się 65 · 103 kJ, a odparowana ilość wody stanowi 5 % roztworu międzykrystalicznego, który opuszcza krystalizator w temp. 20ºC i zawiera 54g kw. cytrynowego w 100g rozpuszczalnika. Do obliczeń przyjąć ciepło krystalizacji 108 kJ/kg, ciepło parowania 2400 kJ/kg oraz ciepło właściwe surówki wprowadzonej 2,13 kJ/(kg · K).
Dane: Szukane:
x1=72% t1=?
mkr=10,5kg/h = 252 kg/dobę m1=?
M=210
τ=24h
Q=65 · 103 kJ/dobę
W=5% m2
t2=20ºC
R=54g/100g rozpuszczalnika
qkr=108 kJ
r=2400 kJ/kg
c1=2,13 kJ/(kg· K)
Ponieważ R=54g/100g rozpuszczalnika, zatem x2=0,35
Ta krzywa to powinna być krzywa temperatury od zawartości % sacharozy. Chyba pierwsza kolumna i trzecia z tej tabeli w skrypcie. Niestety ja tej krzywej nie robiłam, a tylko moja koleżanka i właśnie rano przed oddaniem sprawozdania to zmieniła. Wiem, że trzeba zaznaczyć punkt początkowy krystalizacji a potem punkt końcowy tego stężenia (x)
W procesie krystalizacji z odparowaniem otrzymaliśmy większą masę kryształów niż w procesie krystalizacji z chłodzeniem, pomimo tego, że masa roztworu wejściowego była mniejsza. Według obliczeń stężenie cukru w cukrzycy jest również większe. Wyniki takie mogą świadczyć o większej wydajności procesu krystalizacji z odparowaniem. Należy jednak zauważyć, iż otrzymane wyniki mogą być obarczone błędem. Wynika to z tego, że przygotowany roztwór sacharozy miał nieco mniejsze stężenie, niż wymagało doświadczenie (poniżej 70%), gdyż sporządzanie nie było dokładne. Wpłynęło to na wydłużenie procesu krystalizacji, a więc również na otrzymane wyniki.