Magda Filipczak Grupa IV B

Temat : Mieszanie

Uwagi oceniającego:

Data wykonania ćwiczenia 27.03.2007

Data oddania sprawozdania 3.04.2007

Podpis i ocena

Ćwiczenie nr 1

MIESZANIE CIAŁA STALEGO Z CIECZĄ

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zbadanie procesu mieszania ciała stałego z cieczą, tj. przebiegu rozpuszczania cukru w wodzie oraz mieszanie w mieszalniku przepływowym.

1. Wykonanie ćwiczenia

Do zlewki odważyliśmy 65g cukru i wlaliśmy po ściankach 110ml wody. Pobraliśmy z trzech różnych miejsc próbki roztworu i zbadaliśmy ich stężenie za pomocą refraktometru. Umieściliśmy mieszadło laboratoryjne nad powierzchnią cukru i rozpoczęliśmy proces mieszania. Pobieraliśmy próbki (po 20, 40, 60, 90, 120, 180, 240, 300sekundach mieszania) i badaliśmy ich stężenia również przy użyciu refraktometru.

Zestawienie wyników (tabela numer 1)

Lp.	Czas t [s]	Stężenie x [%]			Stężenie względne x			I
				x1	x2	x3	X1		X2	X3
1	0	5	7,5	23	0,135	0,202	0,619	0,319
2	20	32,5	33,5	34	0,875	0,902	0,915	0,897
3	40	32,5	36,25	36,5	0,875	0,976	0,983	0,945
4	60	37	38,25	38,25	0,996	0,982	0,982	0,987
5	90	37,75	37,75	38	0,990	0,990	0,986	0,989
6	120	37,75	38	37,75	0,990	0,986	0,990	0,989
7	180	37,75	37,75	37,75	0,990	0,990	0,990	0,990
8	240	37,75	37,75	37,75	0,990	0,990	0,990	0,990
9	300	37,75	37,75	37,75	0,990	0,990	0,990	0,990

2. Obliczenia:

1. przeciętne stężenie składnika w mieszaninie
   

65g cukru

110ml wody

2. stężenie względne x_i

gdy x_i <

lub

gdy x_i >

Gdzie: X_i - stężenie względne

x_i - ułamek masowy (ew. objętościowy) składnika w próbce

- przeciętne stężenie tego skł. w całej mieszaninie

Indeks mieszania

Poniższe obliczenia przeprowadzono na podstawie podanych wzorów.

dla t = 0s

dla t = 20s

dla t = 40s

dla t = 60s

dla t = 90s

Dalsze obliczenia są identyczne ponieważ stężenie nie ulega już zmianie.

Wyniki umieszczono w tabeli numer 1, a następnie zobrazowano wykresem numer 1.

3. Wnioski:

Wynikiem doświadczenia jest otrzymanie jednorodnej mieszaniny cukru z wodą, o stężeniu 37,75%.

Z wykresu zależności indeksu mieszania od czasu mieszania wynika, że stopień wymieszania wzrasta w miarę upływu czasu. Wzrost ten następuje do wartości indeksu mieszania równej w przybliżeniu jeden (ale nie przekracza tej wartości).

Wartość ta odpowiada zrównaniu się stężeń roztworu.

Ćwiczenie nr 2

MIESZANIE PRZEPŁYWOWE

1. wykonanie ćwiczenia

do doświadczenia użyliśmy roztwór którego stężenie zmierzyliśmy refraktometrem. Następnie zmierzyliśmy objętość roztworu w kolbie (po przez przelanie zawartości kolby do cylindra miarowego) oraz objętościowe natężenie przepływu (mierząc trzy krotnie czas przepływu 10ml wody). Do kolby wprowadziliśmy mieszadło a nieco powyżej mieszadła wlot rurki perystaltycznej w taki sposób aby mieszadło podczas obrotów nie zawadzało o rurkę. Włączyliśmy papkę i stoper. Przez kolejne minuty pobieraliśmy próbki tak, aby przez czas równy czasowi przebywania pobierać próbki co jedną minutę, a następnie co dwie minuty. W pobieranych próbkach cieczy wypływających przez rurkę z kolby mierzyliśmy stężenie za pomocą refraktometru.

Zestawienie wyników

C₀ = 21,5%

Objętość robocza mieszalnika (V) =276ml

Objętościowe natężenie przepływu (
) = 45,1 ^ml/_min

Zastępczy czas przebywania
= 6,12 ≈ 6min

Tabela numer 2

Lp.	Czas t [min]	Stężenie xdośw [%]	Stężenie cdośw g/dm^3	Y=ln(c)	cobl
1	0	21,5	233,86	5,45	233,86
2	1	19,5	210,37	5,35	198,61
3	2	18	192,98	5,26	168,67
4	3	17	181,52	5,20	143,24
5	4	15,75	167,33	5,12	121,65
6	5	14,75	156,08	5,05	103,31
7	6	13,75	144,92	4,98	87,74
8	8	12,25	128,33	4,85	63,28
9	10	11	114,65	4,74	45,64
10	12	9,5	98,44	4,59	32,91

2. obliczenia

1. objętościowe natężenie przepływu

t₁ = 13,1s

t₂ = 13,5s t_śr. = 13,3s

t₃ = 13,4s

10ml - 13,3s

x ml - 60s

x = 45,1 ml/min

= 45,1 ml/min

2. zastępczy czas przebywania

min

3. stężenie doświadczalne

obliczeń dokonano na podstawie tabeli, jeżeli stężenie odczytane w procentach nie jest liczbą całkowitą, odpowiadającą mu wartość c należy obliczyć ze wzoru.

c = (c₂-c₁)(x-x₁)+c₁

gdzie: x - otrzymana w doświadczeniu wartość stężenia nie będąca liczbą całkowitą

x₁ - stężenie mniejsze od wartości x będące liczbą całkowitą

c₁ i c₂ - stężania (g/dm³) odczytane z tabeli i odpowiadające wartością stężeń (%)

będących liczbami całkowitymi, najbliższymi x

dla t = 0 min x[%]=21,5

x = 21,5

x₁= 21

c₁=227,93

c₂=239,78

c=(239,78-227,93)(21,5-21)+227,93=233,86

dla t = 1 min x[%]=19,5

x = 19,5

x₁= 19

c₁=204,54

c₂=216,19

c=(216,19-204,54)(19,5-19)+204,54=210,37

dla t = 4 min x[%]=15,75

x = 15,75

x₁= 15

c₁=158,87

c₂=170,15

c=(170,15-158,87)(15,75-15)+158,87=167,33

dla t = 5 min x[%]=14,75

x = 14,75

x₁= 14

c₁=147,69

c₂=158,87

c=(158,87-147,69)(14,75-14)+147,69=156,08

dla t = 6 min x[%]=13,75

x = 13,75

x₁= 13

c₁=136,59

c₂=147,69

c=(147,69-136,59)(13,75-13)+136,59=144,92

dla t = 8 min x[%]=12,25

x = 12,25

x₁= 12

c₁=125,58

c₂=136,59

c=(136,59-125,58)(12,25-12)+125,58=128,33

dla t = 12 min x[%]=9,5

x = 9,5

x₁= 9

c₁=93,06

c₂=103,81

c=(103,81-93,06)(9,5-9)+ 93,05=98,44

4. obliczenie c_obl

dla t = 0 min

dla t = 1 min

dla t = 2 min

dla t = 3 min

dla t = 4 min

dla t = 5 min

dla t = 6 min

dla t = 8 min

dla t = 10 min

dla t = 12 min

5. współczynniki krzywej doświadczalnej c=A exp(B t) poprzez jej linearyzację ln(c)=ln(A)+B t

Xi	Yi	(Xi·Yi)	Xi^2
0	5,45	0	0
1	5,35	5,35	1
2	5,26	10,52	4
3	5,20	15,6	9
4	5,12	20,48	16
5	5,05	25,25	25
6	4,98	29,88	36
8	4,85	38,8	64
10	4,74	47,4	100
12	4,59	55,08	144
Σ=51	Σ=50,59	Σ=248,36	Σ=399

Obliczam współczynniki zlinearyzowanej krzywej (gdzie x_i = t_i)




















ln(A)= 5,4109

A=e^5,4109=233,83




Wyniki umieszczono w tabeli numer 2, a następnie zobrazowano wykresem numer 2.

3. Wnioski

Równanie krzywej doświadczalnej


Równanie krzywej teoretycznej


otrzymane wielkości oraz wykres numer 2 świadczą o tym że przebieg funkcji teoretycznej jest zgodny z wynikami doświadczalnymi. Krzywa teoretyczna i krzywa doświadczalna są do siebie równoległe (jest przesunięcie w czasie).

---