- •2.5. Содержание и выполнение курсового проекта
- •2.6. Содержание самостоятельной работы студента
- •3. Рекомендуемая литература
- •Статика процессов
- •2. Материальный баланс
- •3. Энергетический /тепловой/ баланс
- •4. Кинетика процессов
- •5. Основной размер аппарата
- •6. Технико-экономический анализ
- •1/ Физическое моделирование
- •2/ Математическое моделирование
- •3/ Элементное моделирование
- •1/ Разделение газовых неоднородных систем
- •2/ Разделение жидких неоднородных систем
- •Часть 4
- •3/ Псевдоожижение
- •4/ Перемешивание
- •1. Перемешивание газов.
- •2. Перемешивание ньютоновских жидкостей.
- •3. Перемешивание неньютоновских жидкостей
- •4. Перемешивание твердых сыпучих материалов.
- •Испытание элементного теплообменника
- •Конденсатор
- •Кипятильник
- •1. Тепловая нагрузка аппарата.
- •2. Средняя разность температур.
- •3. Расчётный коэффициент теплопередачи.
- •Выпаривание
- •Схемы выпаривания
- •Выпаривание
- •Некоторые свойства растворов при выпаривании
- •1. Растворимость.
- •2. Движущая сила и температурные депрессии.
- •3. Теплота растворения.
- •Многократное выпаривание
- •1. Материальный баланс.
- •2. Тепловой баланс.
- •Баланс тепла:
- •3. Полезная разность температур.
- •Распределение полезной разности температур.
- •4. Поверхность теплопередачи.
- •Оптимальное число корпусов выпарной установки.
- •5. Конструкции выпарных аппаратов.
- •Особенности расчёта коэффициента теплопередачи.
- •Перегонка Простая, периодического действия.
- •Непрерывная перегонка.
- •Перегонка с водяным паром.
- •Молекулярная перегонка.
- •Ректификация
- •Материальный баланс
- •Тепловой баланс
- •Уравнения линий рабочих концентраций
- •Оптимальное число флегмы
- •Ректификационные аппараты
- •См. Следующую страницу
- •Расчёт основных размеров колонного аппарата.
- •1. Диаметр колонны.
- •2. Высота колонны.
- •Расчёт тарельчатой ректификационной колонны.
- •Физические свойства компонентов.
- •Расчёты
- •1. Материальный баланс.
- •2. Флегмовое число.
- •3. Высота колонны.
- •4. Диаметр колонны.
- •5. Тепловой баланс.
- •Формы связи влаги с материалом
- •Параметры влажного материала.
- •Конвективная сушка. Параметры влажного воздуха.
- •Диаграмма состояния воздуха.
- •Статика сушки.
- •Материальный баланс.
- •Тепловой баланс. Теоретическая сушилка.
- •Действительная сушилка.
- •Варианты конвективной сушки с представлением на энтальпийной диаграмме.
- •Первый период сушки
- •Второй период сушки
- •1. Прямоток.
- •2. Противоток
- •3. Схема абсорбции с рециркуляцией жидкости.
- •1.Опорная тарелка. 2. Шаровая насадка. 3.Ограничительная тарелка. 4.Оросительное устройство. 5.Брызгоотбойник.
- •Принципиальные схемы экстракции.
- •1. Однократная экстракция для частично растворимых жидкостей.
- •2. Многократная экстракция для частично растворимых жидкостей.
- •Материальный баланс.
- •3. Противоточная экстракция для частично растворимых жидкостей.
- •Адсорбция
- •Краткая история.
- •Адсорбенты.
- •Теории адсорбции.
- •Равновесие в процессе адсорбции.
- •Принципиальные схемы адсорбции
- •Адсорбция с неподвижным зернистым адсорбентом.
- •Частные случаи.
- •Резюме.
- •Адсорбция с псевдоожиженным стационарным слоем адсорбента
- •Адсорбция с движущимся зернистым адсорбентом
- •Расчёт адсорбера.
- •Кристаллизация
- •Методы кристаллизации
- •Статика
- •Кинетика
- •Образование центров кристаллизации.
- •Рост кристаллов.
- •Конструкции кристаллизаторов
- •Расчёт кристаллизаторов.
- •1. Материальный баланс.
- •2. Тепловой баланс.
- •3. Расчёт основных размеров.
- •Содержание
- •Приложения
Перегонка с водяным паром.
Применяется, когда жидкость не смешивается с водой, и довольно часто для отделения высококипящих жидкостей от нелетучих загрязнений. Схема установки представлена на рис.127.
Рис. 127. Схема установка для перегонки с водяным паром.
1.Куб. 2.Конденсатор. 3.Отстойник.
Пузырьки водяного пара (В), проходя через слой жидкости А в кубе 1
(Н>0.6 м), насыщаются компонентом А. Паровая смесь (А+В) направляется в конденсатор 3, охлаждаемый водой. Конденсат перетекает в отстойник (сепаратор) 3, где жидкая смесь расслаивается: на жидкость А (например, толуол) и жидкость В (вода).
Общее давление паровой смеси при полном насыщении
Практически
- степень насыщения ( =1 для пузырькового режима кипения).
При перегонке под атмосферным давлением Р=760 мм рт. ст.
Тогда
Это означает, что температура перегонки будет ниже 100 0С.
Правило фаз Гиббса: С+Ф=К+n.
Для данной системы число фаз Ф=3 (жидкости А и В, пар). Тогда число степеней свободы системы: С+3=2+2, С=1.
Для такой системы температура кипения не зависит от состава фаз, как это показано на рис.128 (изотерма и изобара равновесия).
Рис.128. Изотерма (а) и изобара (б) равновесия для системы С=1.
Расход водяного пара.
Согласно закону Дальтона
(117)
где у – в кг/моль.
Умножаем обе части уравнения (117) на в молях
Откуда расход острого водяного пара на перегонку
Для определения температуры перегонки применяют график зависимости парциального давления пара компонента от температуры (для воды – обратная зависимость). График представлен на рис. 129.
Рис. 129. График для определения температуры перегонки.
Молекулярная перегонка.
Процесс протекает в глубоком вакууме при остаточном давлении
(10-3-10-4 мм рт. ст.) или 13-130 МПа. Такой вакуум создаётся форвакуумными насосами (первая ступень) и диффузионно-конденсационными насосами (последние ступени).
Схемы установок для молекулярной перегонки представлены на рис.130-132.
Рис.130. Принцип устройства одноступенчатого аппарата для молекулярной дистилляции.
1.Испаритель. 2.Конденсатор. 3.Рубашка. 4.Распределитель пленки исходной смеси. 5,6. Выводы остатка и дистиллята. 7.Нагреватель испарителя.
Исходная смесь (рис.130) стекает по вертикальной поверхности испарителя 1, обедняется л/л компонентом и уходит из аппарата в виде остатка. Л/л компонент конденсируется на поверхности конденсатора 2. Расстояние h между поверхностями испарителя и конденсатора обычно составляет
20-30 мм и должно быть меньше длины свободного пробега молекул л/л компонента.
Р ис. l31. Одноступенчатый центробежный аппарат /с поднимающейся пленкой/ для молекулярной дистилляции.
1.Ротор центрифужного типа. 2.Ввод исходной смеси. 3.Электронагреватель. 4.Первый конденсатор. 5.Второй конденсатор. б,7.Поддоны под первым и вторым конденсаторами соответственно. 8.Кольцевой приемник. 9.Отводной желоб. 10. Концентрические изоляционные плиты. 11.Корпус аппарата.
Более совершенным считается центробежный аппарат (рис.131), в котором исходная смесь поднимается в виде плёнки внутри вращающегося ротора. Ротор обогревается излучением и является испарителем. Два конденсатора располагаются в центре аппарата и позволяют получить два дистиллята.
Для разделения сложных смесей применяют многоступенчатую дистилляцию (рис.132).
Молекулярной дистилляцией обрабатываются: витамины, жирные кислоты, спирты, эфиры, аминокислоты, гормоны и др. – с производительностью до 1000 кг/ч.
Р ис. 132. Принцип многоступенчатой молекулярной дистилляции.
Снизу — обогреваемые поверхности; сверху - охлаждаемые.
Исходная смесь подается на одну из промежуточных ступеней каскада.