bilant de materiale in regim stationar la operatia de rectificare

7/30/2019 Bilant de Materiale in Regim Stationar La Operatia de Rectificare

1/4

LABORATOR BAZELE INGINERIEI CHIMICE

BILAN DE MATERIALE N REGIM STAIONARLA OPERAIA DE RECTIFICARE

1. SCOPUL LUCRRIIDeterminarea compoziiei amestecurilor lichide i vapori, aflate la saturaie, dindatele termice (din msurtori ale temperaturilor de fierbere, respectiv decondensare). Calculul bilanului de materiale n regim staionar la operaia derectificare.

2. ASPECTE TEORETICEFierberea unui lichid format din mai muli componeni ncepe cnd suma presiunilor

pariale ale constituenilor este egal cu presiunea la care are loc fierberea.Presiunea parial, pi, a unui component dintr-un amestec de lichide este egal cuprodusul dintre presiunea de vapori a lichidului pur, Pi, la temperatura de fierbere aamestecului i fracia molar a componentului n amestec, x i (legea lui Raoult pentruamestecuri ideale):

iii xPp = (1)

Utiliznd legea lui Dalton:

ii ypp = (2)unde: p presiunea din sistem;

y fracia molar a componentului i n faza de vapori,se poate scrie pentru un amestec binar:

iii xPyp = (3)

La substanele pure, temperatura de fierbere la o anumit presiune este identic cutemperatura de condensare la aceeai presiune. La lichidele formate din mai multicomponeni, vaporizarea decurge ntr-un interval de temperatur. Considernd temperatura

la care apare prima bul de vapori n masa de lichid poart numele de temperatur defierbere i este univoc determinat de presiunea sistemului i de compoziia amesteculuilichid. De la acest temperatur, continund nclzirea, ritmul de cretere a temperaturiiscade foarte mult.

La o presiune total a sistemului data, compoziia amestecului este corelat cutemperaturile de fierbere print-o relaie ce se deduce n modul urmtor:

La temperatura de fierbere, prima bul de vapori care apare are o compoziienecunoscut, n echilibru cu compoziia lichidului saturat. Din relaia (3), aceastcompoziie necunoscut are expresia:

P

xPy iii

= (4)


2/4

Ceea ce se cunoate n legtur cu aceste compoziii, exprimate ca fracii molare,este faptul c suma lor este 1:

= 1yi (5)

Aplicnd suma i n partea dreapt a relaiei (4) i innd cont de faptul c amestecul estebinar, rezult:

( )[ ]1211 x1PxPP

11 += (6)

de unde rezult compoziia fazei lichide:

21

21

Pp

Ppx

= (7)

Considernd un proces de rcire a unui amestec de vapori, la o presiune dat,temperatura la care apare prima pictur de condens n masa de vapori poart numele detemperatura de condensare (punct de rou) i este i ea, la rndul ei, ca i temperatura defierbere a amestecului lichid, univoc determinat de presiunea sistemului i de compoziiaamestecului supus rcirii.

La o presiune total a sistemului dat, compoziia amestecului de vapori estecorelat cu temperatura de condensare printr-o relaie ce se deduce analog cu relaia (7),dup cum urmeaz:

La punctul de rou, prima pictur de lichid care apare are o compoziienecunoscut, n echilibru cu compoziia vaporilor saturai. Din relaia (3), aceastcompoziie necunoscut are expresia:

i

ii

P

ypx

= (8)

Analog cu raionamentul de la calculul temperaturii de fierbere se obin relaiile:

=1xi (9)

+=

2

1

1

1

P

y1

P

yp1 (10)

21

21

P

1

P

1

P

1

p

1

y

= (11)

3. DESCRIEREA INSTALAIEI


3/4

Instalaia de laborator este format dint-o coloan de stic cu talere cu clopot (1),prevzut cu o manta exterioar (2), izolat cu nur de azbest pentru a miocora pierderilede cldur. La partea superioar se afl un condensator (refrigerent) (3) rcit cu ap pentrucondensarea vaporilor de distilat. Robinetul (4) cu care este prevzut condemnsatorulrmne nchis n timpul determinrilor.

Amestecul de rectificat, benzen-toluen, se afl n blazul coloanei (5), n care esteintrodus un termometru (6) pentru a msura temperatura lichidului din blaz. Un alttermometru (7) msoar temperatura vaporilor din vrful coloanei. Instalaia este nclzitcu ajutorul unei plite electrice (8).

4. MODUL DE LUCRUa) Se verific dac n blaz se gsete lichid, dac instalaia este etan i dac

robinetul este pe poziia nchis.b) Se deschide robinetul pentru apa de rcire a condensatorului.

c) Se conecteaz la reea cuibul (plita) de nclzire. Se comut poteniometrulcibului de nclzire pe poziia maxim.d) Se urmreste apariia primelor bule de vapori n masa lichidului din blaz.e) Se urmresc temperaturile din blaz i din vrful coloanei pn cnd acestea rmn

constante timp de 5 minute.f) Se citesc cele dou temperaturi, tD a distilatului i tW a lichidului din blaz.g) Se ntrerupe alimentarea cu curent electric a cuibului de nclzire, lsnd o

perioad de timp s mai circule apa prin condensator pentru condensarea vaporilor ramasin instalaie.

5. PRELUCRAREA DATELORa) Cu ajutorul temperaturilor msurate se calculeaz compoziiile amestecurilor,

dup cum urmeaz:

xW cu tW, relaia (7)

xD cu tD, relaia (11)b) Cu compoziiile calculate se construiete bilanul de materiale n regim staionar

pentru operaia de rectificare. Se consider amestecul de alimentare unitar i compoziia

acestuia xF = 0,5.Presiunile de vapori se calculeaz cu formula Antoine:

tC

BAPg1

i

iii +=

unde constantele A, B, C au urmatoarele valori:

A B C

benzen 6,90595 1211,033 220,790toluen 6,95464 1344,800 219,482


4/4

bilant de materiale in regim stationar la operatia de rectificare

Documents