Laboratorium z inżynierii chemicznej

Ćw.007 Destylacja z parą wodną

Data wykonania ćwiczenia: 7.12.2012

Grupa nr 4

Wykonawca sprawozdania:

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

Wyniki pomiarów:

Lp.	U [V]	T1 [˚C]	T2 [˚C]	VW [cm^3]	VT [cm^3]	τ [s]
1.	150	90,9	86,0	16	84	922
2.	170	94,5	87,0	15	85	542
3.	190	96,0	89,0	18	82	377

Wartości konieczne do obliczeń:

gęstość wody δ_W=1000 [kg/m³]

ciśnienie zewnętrzne p= Pc= 101325 [Pa]

gęstość toluenu δ_A=873 [kg/m³]

przyspieszenie ziemskie g = 9,81 [m/s²]

stała gazowa R = 8314 [J/kmol*K]

średnica dyszy d₀= 0,0015 [m]

liczba dysz n = 5

średnica aparatu D = 0,125 [m]

wysokość słupa cieczy nad bełkotką h = 0,062 [m]

masa cząsteczkowa toluenu M_A= 92,13 [kg/kmol]

masa cząsteczkowa pary wodnej M_W= 18 [kg/kmol]

Tabela zależności T do P:

	T [۫C]	T [K]	P [mmHg]	P [Pa]
a	90	363,15	407,38	54311,90
b	95	368,15	478,63	63657,79
c	100	373,15	562,34	74791,22

Obliczenia:

1. Obliczenie δ_pw- gęstości pary wodnej w kolbie destylacyjnej:

2. Obliczenie f- pola powierzchni przekroju dyszy:

3. Obliczenie m_A- masa toluenu i m_W- masa pary wodnej:

4. Obliczenie w- prędkości wypływu pary z dyszy bełkotki:

5. Obliczenie A- pola powierzchni przekroju aparatu:

6. Obliczenie Fr- liczby Frouda:

7. Obliczenie P_A- prężności pary nasyconej toluenu w temp. destylacji z tabeli

Obliczenie P_A- prężności pary nasyconej toluenu w temp. destylacji z tabeli (interpolacja) i przeliczenie [mmHg na Pa]:

(T_b-T_a) - (P_b-P_a) => P_A= [{(T2-T₁)* (P_b-P_a)}/ (T_b-T_a)] + P_a

(T₃-T_a) - (P_A-P_a)

P_A= [{(359,15-364,05)*(74791,22-54311,90)}/(373,15-363,15)]+54311,90= 44277

8. Obliczenie P_w- prężność pary nasyconej wody w temp. destylacji:

9. Obliczenie liczby C- liczby C:

10. Obliczenie E_teor.- obliczeniowego stopnia nasycenia:

a) przepływ pojedynczy dla C>0,84

E_teor=1 ;

b) przepływ pianowy dla 0,84>c>0,735

c) przepływ strumieniowy dla C<0,735

11. Obliczenie y_A- ułamka molowego toluenu

12. Obliczenie p_A- prężności cząstkowej toluenu w fazie gazowej:

13. Obliczenie E_dosw- doświadczalnego stopienia nasycenia:

Tabela z wynikami

Nr pomiaru	T2 [K]	T1 [K]	VH2O [m^3]	VA [m^3]	τ [s]	mw	mA	yA	pA	PA	Edosw
1	359.15	364,05	0.000016	0.000084	922	0.016	0.0725	0.469	47521	44277	0.998
2	360,15	367,65	0.000015	0.000085	542	0.015	0.0742	0.491	49750	69671	0,714
3	362.15	369.15	0.000018	0.000082	377	0.018	0.0716	0.437	44279	77993	0,568

Nr pomiaru	δpw	w	f	A	Fr	C	Pw		Eteor.
1	0.611	3,41	0.000001767	0.01227	9,48	1,31	50014		1
2	0.609	5,83	0.000001767	0.01227	27,72	1,50	78698		1
3	0.606	8,42	0.000001767	0.01227	57,82	1,63	88098		1

Wnioski:

Dla wszystkich pomiarów teoretyczny stopień nasycenia wyniósł 1, ale w rzeczywistości tylko pierwszy pomiar (dla 150 V) zbliża się do tej wartości. Im wyższe napięcie, tym dalsza od ideału jest ta wartość.

---