Cwicz  6

128

odpowiednich przełączników na tablicach. Nie otwierać na cały zakres zaworów doprowadzających do stanowiska wodę chłodzącą. Nie pobierać zbyt dużych próbek ciekłych rozpuszczalników z kolumny i nie rozlewać ich w laboratorium. W czasie pracy kolumny rektyfikacyjnej kontrolować szczelność jej elementów.

6. Opracowanie wyników

W oparciu o uzyskane wyniki pomiarów oraz znane wartości parametrów geometrycznych badanej kolumny rektyfikacyjnej i własności fizykochemiczne stosowanego w badaniach układu ciecz-para, należy obliczyć molowe natężenie przepływu destylatu D i cieczy spływającej po wypełnieniu L:

d=^Vdp°	(16.6)
	(16.7)
Ml

gdzie: Vd, V_l- objętości mierników destylatu D i cieczy spływającej z wypełnienia L (V_D.= 15*10^-6 m³; V_L= 15-lO^m³ m³), Td, Tl - czas napełniania odpowiedniego miernika [s], Md, M_l - średnie masy cząsteczkowe destylatu i cieczy spływającej z wypełnienia [kg/kmol], p_D, Pl - gęstości cieczy w odpowiednich miernikach [kg/m³]

Średnie masy cząsteczkowe mieszanin składników oblicza się addytywnie w oparciu o wartości mas cząsteczkowych czystych składników i stężeń molowych (uł. mol.) tych składników w mieszaninie. Obowiązująca zależność zapisana przykładowo dla destylatu przyjmuje postać

%2~

Mo = M_ex₂ + M_b(1-x₂)    (16.8)

Ml' MeXu+ Hb(1'Xl)

gdzie: Me, M_b - masy cząsteczkowe etanolu i butanolu (Me = 46 kg/kmol, Mb = 74 kg/kmol), x₂ - stężenie etanolu w destylacie określone doświadczalnie w czasie ćwiczenia [uł. mol.]

Zmieniając odpowiednio symbolikę w równaniu (16.8) uzyskuje się analogiczną zależność do obliczania średniej masy cząsteczkowej M_l cieczy spływającej z kolumny do kotła.

Gęstość cieczy oblicza się addytywnie odpowiednio na podstawie wartości gęstości i mas cząsteczkowych czystych składników. Odpowiednia zależność zapisana przykładowo przy użyciu symboli przyjmuje dla destylatu postać

Pd Pe M_d Pb M_d

06.9)

gdzie: pE, pe - gęstość ciekłego etanolu i butanolu w temperaturze cieczy w mierniku destylatu (pE - 770 kg/m³, pB = 790 kg/m³)

Podstawiając w równaniu (16.9) odpowiednie symbole wielkości dla cieczy spływającej z wypełnienia uzyskuje się analogiczną postać zależności do obliczeń gęstości pL tej cieczy. Niezbędne do obliczeń wartości gęstości czystych składników pozostają bez zmian.

Natężenie przepływu pary G w kolumnie rektyfikacyjnej należy obliczać z równania (16.2), a wartość liczby powrotu R z równania (16.4). Wyniki pomiarów i obliczać zestawić w tabeli wyników.

W celu sprawdzenia poprawności wyników doświadczeń oraz określenia wielkości ewentualnych błędów pomiarów należy odłożyć wszystkie wartości stężeń operacyjnych xi, yi na rysunku analogicznym jak rys. 16.4 (przygotowanym w kwadracie jednostkowym). Na rysunku tym należy narysować przekątną, krzywą równowagi oraz górne linie operacyjne dla pomiarów w różnych warunkach prowadzenia procesu rektyfikacji w badanej kolumnie wypełnionej. Przy zgodności wyników doświadczeń z wymaganiami teoretycznymi, punkty o współrzędnych x_łf yi powinny ułożyć się na narysowanych wcześniej odpowiednich liniach operacyjnych. Należy również sprawdzić zgodność wyników doświadczeń z punktu widzenia bilansu masy składnika bardziej lotnego w kolumnie. Poprawne wyniki doświadczeń powinny spełniać równanie bilansowe (16.3). Dla wykonanych badań doświadczalnych procesu rektyfikacji w różnych warunkach należy obliczyć wartości względnych błędów występujących w bilansie masy składnika bardziej lotnego odpływającego i dopływającego do badanej kolumny wypełnionej. Obliczenia przeprowadza się w oparciu o równanie

_{A =} ^D±LXih^L.,oo%

(16.10)

Błąd A przekraczający wartość ± 10% wskazuje na poważne zakłócenia w pracy kolumny i niedokładności w wykonaniu badań doświadczalnych. Obliczone wartości błędów względnych A wpisać do tabeli wyników.