VI. Сохранение полученных данных в Excel

• После проведения эксперимента, нажмите кнопку Стоп, затем нажмите кнопку Сохранить данные в табличном виде. В

открывшемся диалоговом окне выберите папку и напишите название файла в формате «Имя файла^х!» или «Имя файла.х1э»

• Откройте программу Microsoft Excel и откройте в ней сохраненный файл.

Описание экспериментальной установки

Принципиальная схема экспериментальной установки, ее лицевая панель и блок-схема измерений приведены на рисунках 1-5. Для малых ректификационных колонн диаметром 10-30мм эффективным контактным элементом является насадка, заполняющая собой весь ее внутренний объём. При работе колонны вниз по контактному наполнителю стекает чистый дистиллят, а вверх поднимается чистый пар. Если оба этих компонента не имеют в себе посторонних включений, т.е. в колонну не попадает пена из кубовой жидкости, то этот «разделитель» выполняет свои функции неограниченно долго. В малых ректификационных царгах используются насадки «Зульцер» из гофрированной нержавеющей сетки или, как в настоящей работе, спирально-призматические в виде мелких пружинок из нержавеющей проволоки. Тепломассообмен на таких контактных элементах проходит непрерывно по всей высоте колонны, а состояние фазового равновесия, эквивалентное одной теоретической тарелке (ТТ), наступает после преодоления паром некоторого слоя насадки, высоту которого называют высотой единицы переноса (ВЕП) или высотой теоретической тарелки (ВТТ). Эту высоту оценивают в миллиметрах, что позволяет легко сравнивать эффективность различных насадок и рассчитывать высоту ректификационной части колонны. Так, например, при внутреннем диаметре колонны 30мм у спирально-призматической насадки высота единицы переноса равна 15...20мм, а у насадки типа «Зульцер» - 20-25мм. Однако, уже при диаметре колонны 40мм их эффективности одинаковы и равны 25-ЗОмм. Можно видеть высота единицы переноса растет при увеличении от диаметра колонны. Поэтому в лабораторном оборудовании используются в основном насадочные контактные элементы. Подробная информация о ректификационной колонне находится в паспорте компании «Изобретатель» на лабораторный универсальный модульный комплекс «ЛУММАРК».

Порядок проведения работы

1. Изучить теорию процесса и устройство перегонной колонны.

2. Под руководством преподавателя залить перегонный куб экспериментальной установки спирто-водяной смесью концентрацией не менее чем 30 % на 0,5 от максимального уровня.

Дистиллятор

Флегма

агреватель

Рисунок 5 - Схема экспериментальной установки с насадочной перегонной колонной

3. Включить подогрев куба и систему измерений и вывести установку на устойчивый режим ректификации. Система измерения и ее работа описаны в руководстве по эксплуатации измерительной системы совместно с ректификационной колонны.

1. На временной осциллограмме программы отображаются изменения температуры в баке нагревателя -Т1, на входе дефлегматора - Т2, размещение датчиков температуры может быть любым, требующимся для лабораторной работы.

Необходимо помнить, что какие бы контактные элементы не применялись в колонне, схема работы ректификационной колонны остается неизменной - флегма течет вниз, а пар движется вверх. При таком движении фаз существует некоторая предельная скорость пара, при которой гравитационные силы, обеспечивающие движение флегмы вниз, не в состоянии преодолеть встречный скоростной напор пара. Т.е. при увеличении скорости пара флегма сначала замедляет свою скорость течения вниз, а затем просто останавливается, как бы повисает в колонне и начинает накапливаться в её" ректификационной части. Происходит захлёбывание колонны, которое является нерасчётным режимом её работы. В таком состоянии колонна может находиться не более 30...60 секунд. За это время флегма сначала заполняет внутреннюю полость

ректификационной части колонны, потом дефлегматор, а затем происходит её аварийный выброс из колонны через верхний штуцер дефлегматора.

Захлёбывание колонны можно определить по специфическому шуму колонны. Чтобы избежать захлёбывания ректификационной установки, надо чётко следовать указаниям и соблюдать правила ее эксплуатации. Массовый расход паров спирта полностью определяется мощностью, подведённой к испарительной ёмкости.

5. Спирто-водяная смесь перегоняется до получения дистиллята в количестве 400-600 мл. В процессе работы установки измеряются параметры, указанные в табл. 1. Строятся графики изменения параметров Tl, T2 и Х_д по времени испытаний.

Таблица 1 - Результаты испытаний

Параметры		Примерные значения
1. Количество исходной смеси, л	GH	6,5
1.Концентрация исходной смеси, % об.	хн	35-41
3. Количество дистиллята, л	Од	0,4-0,6
4. Концентрация дистиллята, % об.	хд	96,3
5. Температура кипения исходной смеси	Т1	70
6. Время выхода на режим кипения, мин	т	30
7. Время выхода на режим устойчивой ректификации	т	20
8. Температура паров спирта у дефлегматора, °С	Т2	70
9.Температура воды на входе в холодильник, °С	ТЗ	11
10.Температура воды на выходе дефлегматора, °С	Т4	33
11. Продолжительность процесса ректификации, ч		1
12. Потребляемая мощность, кВт	N	0,65
13. Температура флегмы в конце испытаний , °С	Т5	74,5
14. Расход воды для охлаждения паров спирта л/ч	GB	24

Обработка результатов

Для определения необходимого числа тарелок или единичных переносов колонны можно воспользоваться графическим изображением рабочих линий и кривых фазового равновесия. Эти линии представляют собой зависимости концентраций более летучего компонента в паровой фазе (Y) от аналогичных концентраций в жидкой фазе (X). Линия фазового равновесия водно-спиртовой смеси находится по справочным данным

Последовательность расчета:

1. Рассчитать материальный баланс колонны;

2. Произвести пересчет состава фаз в молярные доли;

3. Рассчитать флегмовое число;

4. Построить рабочие линии, определить число теоретических тарелок.

Рисунок 6 – Диаграмма у-х

Контрольные вопросы

1. В чем заключается физическая сущность ректификации? Что является его движущей силой?

2. Для чего служит дефлегматор?

3. Почему необходимо следить, чтобы температура охлаждающей воды выходящей из дефлегматора, не была высокой?

4. Что такое «барботаж» ?

5. Какие массообменные процессы протекают на тарелках ректификационной колонны?

6. Что такое КПД тарелки, от чего зависит?

7. Как изменить число флегмы в работающей колонне?

8. Что надо сделать на работающей установке, чтобы увеличить скорость пара, проходящего через колонну?

Литература

1. Романков П.Г. и др. Процессы и аппараты химической промышленности. Л.: Химия, 1989.

2. Павлов К.Ф. Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. М.: Альянс, 2006. – 576 с.