Сабақ. 14 Модуль Жылу және масса алмасу процестері Тақырып Айдау және ректификация
жүктеу/скачать 233,9 Kb. Pdf көрінісі
|
14 практикалық
- Бұл бет үшін навигация:
- Сұрақтар және тапсырмалар
- Қарапайым айдау
- Бинарлы қоспаның фазалық теңдігі
- 17.1 сурет. Қайнау және конденсациялану температураларының фазалар құрамына тәуелділігі (
- 17.2 сурет. Бу – сұйық теңдігі диаграммасы ( x y диаграмма).
- Қарапайым айдаудың материалдық балансы.
| Практикалық сабақ . 14 Модуль 4. Жылу және масса алмасу процестері Тақырып 3. Айдау және ректификация Сұрақтар және тапсырмалар
1. Айдау 2. Бинарлы қоспаның фазалық теңдігі. 3. Қарапайым айдаудың материалдық балансы Айдау және ректификация - гомогенді сұйық қоспаны сұйық және бу фазалар арасында құрамдастарымен бір немесе көп рет алмастыру арқылы бөлу. Олар құрамдастарының ұшқыштығы бір температурада әртүрлі болатынына негізделген. Айдау және ректификациялау алғашқы сұйық қоспа дистиллятқа , жеңіл ұшатын құрамдасқа байыған, және кубтық қалдыққа, қиын ұшатын құрамдасқа байыған, бөлінеді. Қарапайым айдау процесі деп гомогенді сұйық қоспаны бір рет буландыру және түзілген буды конденсациялау арқылы бөлуді айтамыз. Құрамдастарының ұшқыштығы әлдеқайда әртүрлі қоспаларды бөлуге қолданылады.
Бинарлы қоспаны айдағанда түзілетін бу құрамында жеңілұшатын немесе төменқайнайтын (ТҚ) құрамдастың концентрациясы алғашқы қоспа концентрациясынан жоғары болады. Буланбай қалған сұйық құрамында, сәйкесінше, қиынұшатын немесе жоғарықайнайтын (ЖҚ) құрамдас көп болады. Бұл сұйық қалдық деп аталады, ал буды конденсациялау арқылы алынған сұйықты дистиллят деп атайды.
Соңғы өнім құрамын әртүрлі етіп алуға арналған қарапайым айдауды фракциялық айдау деп атаймыз. Бинарлы қоспаның фазалық теңдігі Егер қоспа екі құрамдастан тұрса (К=2) және олардың арасында химиялық әрекеттер жүрмесе, онда сұйық және бу фазалар бар кездефазалар саны Ф=2. Фзалар ережесіне сәйкес, бұл жүйенің еркіндік дәрежесі С=К+2-Ф=2+2-2=2
Сұйық – бу бинарлы қоспасын физикалық – химиялық сипаттау үшін фазалық диаграммаларды қолданған ыңғайлы.
Идеал қоспалар Рауль және Дальтон заңдарына бағынады. Рауль заңына сәйкес теңдік жағдайда әр құрамдастың үлес қысымы, мысалы ТҚ А құрамдастың үлес қысымы Р *
А , осы
құрамдастың сұйық қоспадағы молдік еншісіне Х А тура пропорционал.
А және В құрамдастардан тұратын бинарлы қоспа үшін Рауль заңы бойынша: Р *
А =Р А ∙Х А
және Р *
В =Р В ∙ Х В =Р В (1-Х
А ) (1) Р *
А – теңдік жағдайдағы құрамдастың үлес қысымы; Х А - құрамдастың молдік еншісі; Р А – таза құрамдастың қаныққан буының қысымы.
Осымен бірге Дальтон заңы бойынша ерітінді будың жалпы қысымы оның құрамдастарының үлес қысымдарының қосындысына тең. Р= Р *
А +Р *
В = Р
А Х А + Р В (1-Х А )
Рауль және Дальтон заңдарын өрнектейтін теңдеулерден, Т=const кезінде құрамдастардың молдік еншісі, сонымен қатар будың сұйық үстіндегі жалпы қысымы, ТҚ А құрамдастың молдік еншісіне сызықтық тәуелділікте екенін көреміз. Және Дальтон заңына сәйкес ТҚ А құрамдастың үлес қысымы Р *
А оның будағы молдік еншісіне У А тура пропорционал: Р *
А =РУ А Рауль заңы бойынша Р *
=Р А Х А екенін ескере отырып, берілген сұйық құрамына Х А теңдік
күйде болатын бу құрамына *
У мына өрнекті табамыз: А А А Х Р Р У * (2)
t-х-у диаграмманы тұрғызу үшін Р=const кезіндегі абсцисса осінде құрамдары Х 1 ,Х 2, Х 3
болатын сұйық қоспалардың t 1 , t 2 , t 3 қайнау температуралары ордината осіне белгіленеді..
будың теңдік құрамдары У * 1, У * 2 , У * 3 салынады. Қиылысу нүктлерін t 1 , t 2 , t 3 – В 1 ,В 2 ,В 3 қосу арқылы АВ 1 В 2 В 3 В – конденсациялану сызығын аламыз.
17.1 сурет. Қайнау және конденсациялану температураларының фазалар құрамына тәуелділігі ( y x t диаграмма).
Фазалық У – Х диаграммаға теңдік сызығы салынады. Айдау процесі, әдетте, сыртқы тұрақты қысымда Р=const жүргізіледі. Идеал ерітінділердің теңдік сызығын У * =f(x) аналитикалық жолмен қорытуға болады. Ол үшін Рауль және Дальтон заңдарын пайдаланамыз. Рауль заңы бойынша (1) теңдеуден (2) теңдеуге қойып, және алымды және бөлімді Р
А А А В А В А А Х Х Х Х Р Р Р Р У 1 1 1 *
(3)
Мұнда В А P P - салыстырмалы ұшқыштық.
17.2 сурет. Бу – сұйық теңдігі диаграммасы ( x y
анықталады: сұйыққа қосылғанда оның үстіндегі будың қысымын көтеретін немесе сұйықтың қайнау температурасын көтеретін құрамдаспен бу байиды. Қарапайым айдаудың материалдық балансы. Кубта уақыты сәтінде концентрациясы Х болатын L кг айдалатын қоспа бар.Сұйықтағы ТҚ құрамдастың мөлшері LX. ТҚ құрамдас бойынша материалдық баланс: *
dx x dL L LX
Жақшаны ашып және dLdx көбейтіндісін ескермей, айнымалыларды бөлген соң x y dx L dL *
Бұл дифференциалды теңдеу F - ден W –ға дейін және Х F – дан Х W – ға дейін интегралдануы керек
XW F W x y dx L dL *
Нәтижесінде: XF XW x y dx W F * ln
Вид функции у*= f(x) функциясының түрін теңдік сызығының түрі анықтайды. Ол аналитикалық жолмен табылуы мүмкін емес, сондықтан теңдеудің оң жағын графикалық әдіспен интегралдайды
* 1
Алынатын дистилляттың орташа құрамын ТҚ құрамдастың материалдық балансынан анықтайды:
W F W F X X W F W F XW XF cp P cp P XW XF
жүктеу/скачать 233,9 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|