Klondajk-med.ru

Клондайк МЕД
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Коэффициент самоиспарения показывает, сколько килограммов вторичного пара образуется за счет явления самоиспарения из одного килограмма исходного раствора

Коэффициент самоиспарения показывает, сколько килограммов вторичного пара образуется за счет явления самоиспарения из одного килограмма исходного раствора

Так как для воды удельная теплота парообразования кДж/кг и удельная теплоемкость кДж/(кг . К), то можно заключить, что коэффициент самоиспарения << 1.

, так как удельная теплота конденсации (парообразования) мало зависит от давления. Поэтому при расчете многокорпусных выпарных установок может быть введено допущение .

Явление самоиспарения возникает в многокорпусных выпарных установках (МВУ). Упаренный раствор предыдущего корпуса перетекает в последующий корпус в качестве исходного, в котором давление в аппарате меньше, чем в предыдущем, а следовательно меньше и температура кипения в этом корпусе. Раствор оказывается перегретым (т.е. его температура выше температуры кипения в этом корпусе). Температура раствора снижается до температуры кипения за счет испарения некоторого количества воды, которое подмешивается к основному количеству вторичного пара. Это явление носит название самоиспарения раствора.

Температурные потери (депрессии)

Рассмотрим схему выпарной установки вместе с температурами (рисунок 2.2)

Рисунок 2.2 — Температуры в выпарной установке:

– температура вторичного пара (чистого растворителя), определяется по давлению в аппарате ;

– температура кипения раствора на поверхности (при давлении );

– температура кипения раствора внутри кипятильных труб в среднем слое высотой ;

– температура конденсации греющего (первичного) пара в межтрубном пространстве греющей камеры, определяется по давлению греющего пара ;

– температура конденсации вторичного пара в конденсаторе.

Движущей силой процесса выпаривания (полезной разностью температур) является разность температур конденсации греющего пара и кипения раствора в среднем слое.

Физико-химическая депрессия , 0 С, равна разности между температурой кипения раствора и температурой кипения чистого растворителя при одинаковом давлении (давлении в аппарате ).

Величина зависит от природы растворенного вещества и растворителя, концентрации раствора и давления. Значения , полученные опытным путем, приводятся в справочной литературе. Для малоконцентрированных растворов величину можно вычислить с помощью уравнения И.А. Тищенко:

где – нормальная физико-химическая депрессия при атмосферном давлении, 0 С

зависит от типа раствора и его концентрации;

– поправочный коэффициент на давление в аппарате (одинаков для различных

растворов и зависит только от давления).

Гидростатическая депрессия , 0 С, равна разности между температурой кипения раствора в среднем слое и температурой кипения раствора на поверхности.

характеризует повышение температуры кипения раствора с увеличением давления за счет гидростатического давления столба жидкости. зависит от интенсивности циркуляции и изменяющейся плотности парожидкостной смеси, заполняющей большую часть высоты кипятильных труб. рассчитывается по чистому растворителю.

Приближенно вычисляют для водных растворов с помощью таблиц водяного насыщенного пара как разность между температурой кипения воды при давлении в среднем слое и температурой кипения воды при давлении вторичного пара (давлении в аппарате ).

Давление в среднем слое , Па, вычисляют как сумму давлений вторичного пара в аппарате и гидростатического давления столба жидкости на середине высоты кипятильных трубы.

где – плотность упаренного раствора, кг/м 3 ;

g – ускорение свободного падения, м/с 2 .

Гидравлическая депрессия , 0 С, равна разности между температурой конденсации вторичного пара в аппарате и температурой конденсации вторичного пара в конденсаторе (или температурой конденсации вторичного пара в греющей камере последующего корпуса для МВУ).

обусловлена гидравлическими сопротивлениями (трения и местными сопротивлениями), которые преодолевает вторичный пар при его движении через сепарационные устройства и трубы. Вызванное этим уменьшение давления вторичного пара приводит к снижению его температуры конденсации. Значение принимают в пределах 0,5 – 1,5 0 С.

Температура кипения раствора в среднем слое с учетом температурных потерь и составляет

Общей разностью температур называется разность между температурой греющего агента (температурой греющего пара ) и температурой конденсации вторичного пара в конденсаторе .

Если от общей разности температур отнять сумму всех температурных потерь, то получим полезную разность температур

Сумма всех температурных депрессий равна разности между температурой кипения раствора в среднем слое и температурой конденсации пара в конденсаторе.

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.004 с) .

Расчет выпарной установки

Спроектировать трехкорпусную выпарную установку для упаривания 18 т/ч раствора NH 4 NO 3 от начальной концентрации 18% до концентрации 48%. Давление греющего пара 6,2 ат. Температура охлаждающей воды 10 0 С, давление в конденсаторе 0,2 ат. Раствор поступает в первый корпус подогретым до температуры кипения. Выпарные аппараты принять с выносной камерой. Конденсатор смешивающего типа с барометрической трубой.

Выпаривание представляет собой термический процесс кипения раствора с выделением паров растворителей в практически чистом виде (если не считаться с уносом жидкости); при этом растворимое нелетучее вещество (твердое тело, например, соль, или вязкая жидкость, например вазелин) остается в концентрированном виде в аппарате. Получаемые при выпаривании пары удаляются в атмосферу или в конденсирующее устройство.

Читайте так же:
Я должен сам выйти из депрессии

Превращаться в пар растворитель может при кипении жидкости или при поверхностном испарении ее. В выпарных аппаратах применяется более интенсивный из этих способов превращения растворителя в пар, а именно кипение. впервые выпаривание получило промышленное применение в производстве сахара, а в дальнейшем – в химической промышленности. При концентрировании растворов вода иногда удаляется до 90% первоначального веса.

Предположим, что имеются два открытых сосуда, обогреваемых паром через паровые рубашки. В первом сосуде находится чистая вода, а во втором – 70%-ный раствор селитры NH 4 NO 3 . Пусть давление греющего пара составляет 3,92 . 10 5 Па (4 кгс/см 2 ). Вода закипит при температуре 100 о С; раствор при том же давлении закипит только при температуре 120 о С. Однако образующиеся из этого раствора водяные пары будут иметь температур ту же, что и в случае кипения чистой воды, т.е. около 100 о С.

Понижение температуры образующихся из раствора водяных паров по сравнению с температурой кипения раствора называют физико-химической температурной депрессией. Обозначив ее через ∆ t , можем написать:

где t р – температура кипения раствора, о С; υ – температура образующихся паров воды, о С.

Физико-химическая температурная депрессия различна для разных растворов. Она больше у растворов веществ с малым молекулярным весом. Для раствора одного и того же вещества физико-химическая температурная депрессия увеличивается с повышением его концентрации.

Под концентрацией раствора понимают отношение массы сухого вещества в растворе к общей массе раствора в процентах

где b – массовая концентрация раствора, %; W – количество растворителя или воды в растворе, кг; G сух – количество растворенного или сухого вещества в растворе, кг.

Классификация выпарных аппаратов и установок

По принципу работы выпарные установки разделяются на периодически и непрерывно действующие. В периодически действующих установках жидкость подается в аппарат, выпаривается до необходимой более высокой концентрации, затем упаренный раствор удаляется из аппарата. Опорожненный аппарат вновь наполняется неконцентрированным раствором. Периодическое выпаривание применяется при небольшой производительности установки или когда сгущенная жидкость не поддается откачке насосом или в тех случаях, когда требуется выпарить весь растворитель. В аппаратах непрерывного действия неконцентрированный (слабый) раствор непрерывно отводится из него. По сравнению с аппаратами периодически действующими аппараты непрерывного действия более экономичны в тепловом отношении, так как в них отсутствуют потери, связанные с расходом тепла на периодический разогрев аппарата.

В большинстве случаев аппараты непрерывного действия компонуются в так называемые многокорпусные выпарные установки, в которых упариваемый раствор последовательно проходит через ряд отдельных аппаратов. В каждом последующем аппарате устанавливается большая концентрация раствора, чем в предыдущем.

По давлению внутри аппарата различают выпарные аппараты, работающие при избыточном и атмосферном давлениях и вакууме.

Вакуум применяется в следующих случаях: а) когда раствор под влиянием высокой температуры разлагается, изменяется цвет, запах (например, сахар, молоко); б) когда раствор при атмосферном давлении имеет высокую температуру кипения, т.е. обладает большой физико-химической температурной депрессией, и требует высоких параметров греющего пара (например, раствор аммиачной селитры, едкого калия и т.п.); в) когда греющий теплоноситель имеет низкую температуру и, следовательно, нужно снижать температуру кипения раствора; г) для увеличения располагаемого температурного перепада в многокорпусной установке.

Конструкции наиболее распространенных выпарных аппаратов

1. Аппараты с паровым обогревом . Наибольшее распространение получили вертикальные выпарные аппараты с трубчатой поверхностью нагрева, которые хорошо компонуются и занимают меньшую площадь.

Во всех конструкциях для облегчения очистки поверхности нагрева от накипеобразований пар поступает в межтрубное пространство, а раствор подогревается и кипит в трубках.

Выпарные аппараты с паровым обогревом можно разбить на три группы: с естественной циркуляцией раствора, с принудительной циркуляцией раствора и пленочные аппараты.

Аппараты с естественной циркуляцией раствора. Движущей силой естественной циркуляции раствора является разность весов столба жидкости в опускных трубах и парожидкостной эмульсии в подъемных за счет разницы плотностей ρ ж и ρ э .

1. Производим тепловой расчет в первом приближении.

Количество воды, выпариваемой всей установкой:

где G о – количество исходного раствора, кг/ч; b о – начальная концентрация, %; b к – конечная концентрация раствора, %.

На 1 кг начального раствора выпарено , кг/кг р-ра.

Количество воды, выпариваемое по корпусам, предварительно принимаем одинаковым; W=idem

Читайте так же:
У моего мужчины депрессия что делать

Концентрация раствора на выходе i-ой ступени:

2. Примем в первом приближении одинаковые перепады давлений по корпусам и найдем давления в корпусах

Давление вторичного пара по корпусам:

3. Полная разность температур для всей установки

где t I Г – температура греющего пара в 1-ом корпусе при заданном давлении. Находится по р р1 на линии насыщения; = f(р п3) – температура вторичного пара на выходе 3-й ступени (температура пара в конденсаторе при давлении в конденсаторе). Температуры взяты по таблицам насыщенных водяных паров М.П. Вукаловича.

Потери общей разности температур определяем как сумму депрессионных физико-химических потерь, потерь от гидростатического эффекта и гидравлических потерь в трубопроводах.

Потери температур в установке:

где ∆ j i – потери температурного напора по ступеням.

а) Σ∆ 1 – потери общей разности температур за счет физико-химической депрессии. Для i-ой ступени:

где Т – температура кипения воды при данном давлении, К; r – теплота парообразования при данном давлении, кДж/кг; ∆ i 1Н – нормальная температурная депрессия (при нормальном давлении 760 мм рт. ст.); определяется по таблицам 2.22, 2.24 │7│, определена экспериментально и затабулирована для различных веществ.

Или ∆ 1 i определяется по упрощенной формуле Тищенко

где К = f(t) – поправочный коэффициент, принимается по табл. 2.2.

Общие депрессионные физико-химические потери определяются по формуле:

б) Σ∆ 2 – потери от гидростатического эффекта; зависят от высоты уровня раствора, плотности ρ парожидкостной эмульсии и скорости циркуляции.

Для i-ой ступени:

где t к.с.в- температура кипения воды при давлении ; t к.в — температура кипения воды при давлении р вт ; р вт – давление вторичного пара над раствором; ∆р г – гидростатическое давление раствора у середины греющих труб.

Давление раствора в середине греющих труб больше, чем давление пара на величину ρ э gh.

Определяем гидростатическое давление раствора у середины греющих труб ∆р г:

где ; ρ i – плотность раствора в зависимости от его концентрации, находится по графику 2.9 или таблицам 2.21, 2.23 │7│; h – расстояние от верхнего уровня раствора до середины греющих труб; h изб – расстояние от уровня раствора до трубной доски, принимаем 0,25–0,5 м; h тр – высота греющих труб, принимается 3–5 м.

Давление вторичного пара по корпусам было определено выше.

Давление растворов у середины греющих труб:

Общие потери за счет гидростатического эффекта:

в) Гидравлическая температурная депрессия связана с потерями давления при движении пара по трубопроводам. В выпарных установках гидравлические потери при прохождении пара из парового пространства предыдущего корпуса в греющую камеру последующего составляют 1,0–1,5 о С.

λ=0,03; l =15 м; W =20 м/с; ρ=2,2 кг/м 3 ; d =0,3 м. Из этого Δр будет равно примерно 1 кПа, что соответствует потерям в 0,1–0,2 0 С, но по опыту предыдущих расчетов принимаем:

Общие гидравлические потери: = 3 о С.

4. Полезная разность температур для всей установки:

Будем проектировать установку исходя из равенства поверхностей нагрева по ступеням установки, тогда суммарная полезная разность температур должна быть распределена по ступеням пропорционально отношениям тепловых нагрузок к коэффициентам теплопередачи.

Из практических данных эксплуатации установок известно:

К I : К II : К III = 1: 0,7: 0,4

Примем при этом, что количество тепла, передаваемое через греющую поверхность будет равным для всех корпусов: Q I = Q II = Q III .

Тогда полезная разность температур i-ой ступени:

При наших допущениях имеем:

Проверить (округлить), чтобы .

5. Температура кипения раствора у середины греющих труб и у верхнего уровня в 1-ой ступени:

при 6,2 ата по таблице Вукаловича

Температура вторичного пара в 1-ой ступени:

Температура греющего пара во 2-ой ступени:

Температура кипения раствора у середины греющих труб и у верхнего уровня во 2-ой ступени:

Температура вторичного пара во 2-ой ступени:

Температура греющего пара в 3-ей ступени:

Температура кипения раствора у середины греющих труб и у верхнего уровня в 3-ей ступени:

Температура вторичного пара в 3-ей ступени:

Температура пара в конденсаторе:

Полезные перепады температур должны быть не менее

10–15 о С при ≤ 2 . 10 -6 Па . с,

18–24 о С при 2 . 10 -6 < < 5 . 10 -6 Па . с

где – динамический коэффициент вязкости раствора при средней концентрации.

По температурам паров находим в таблицах М.П. Вукаловича давления и энтальпии паров и конденсата, а по концентрациям растворов определяем теплоемкости и интегральные теплоты растворения (берем из графиков), полученные данные сводим в таблицу.

Температурные потери в выпарной установке

Передача тепла от греющего пара к кипящему раствору в любом корпусе выпарной установки будет происходить при условии, что темпе­ратура греющего пара Тп выше температуры кипения раствора tn в этом корпусе.

Читайте так же:
Апатия и потеря мотивации при депрессии

Для любого корпуса эта разность температур равна

Для всей выпарной установки общей разностью температур является разность между температурой греющего пара в первом кор­пусе и температурой пара в конденсаторе, соединенном с последним^ корпусом

Где Гконд.—температура пара при входе в конденсатор в °С.

При выпаривании растворов сумма всех полезных разностей тем­ператур по отдельным корпусам составляет:

Сумма полезных разностей температур £Дt всегда значительно меньше общей разности температур в выпарной установке вследствие температурных потерь, равных

Температурные потери при выпаривании вызываются следующими причинами:

1) уменьшением упругости паров растворителя над раствором по сравнению с упругостью паров чистого растворителя (воды);

2) повышением температуры кипения растворов вследствие гидро­статического давления столба жидкости в аппарате;

3) понижением температуры вторичного пара вследствие гидравли­ческого сопротивления в паропроводах между корпусами.

Понижение упругости паров растворов (температурная депрессия). Если в жидкости растворено твердое вещество, то при одной и той же температуре давление паров раствора будет ниже давления паров чи­стого растворителя (в данном случае воды).

При небольших концентрациях растворенного вещества понижение упругости паров пропорционально концентрации раствора. Из-за пониже­ния упругости паров раствор будет кипеть при более высокой темпера­туре, чем чистый растворитель.

Так, например, если добавить в воду небольшое количество хло­ристого кальция и Довести жидкость до кипения, то вначале температура кипящей жидкости равна 100°, но по мере испарения воды и увеличения концентрации хлористого кальция температура кипения будет повы­шаться до тех пор, пока раствор не станет насыщенным; температура кипения насыщенного раствора хлористого кальция равна 180°. При дальнейшем кипячении температура остается постоянной, и хлористый кальций по мере удаления воды будет выпадать из раствора.

Для раствора поваренной соли по мере повышения концентрации температура кипения возрастает, пока концентрация не достигнет 26%. Раствор такой концентрации кипит при температуре 107,5°, но термо­метр, помещенный в пары, покажет только 100°, т. е. температуру кипе­ния чистой воды. Казалось бы, что пар, образовавшийся при температуре кипения 107 5°, должен сохранить эту температуру, а так как кипение происходит при атмосферном давлении, то пар должен быть перегретым. На самом деле перегрев наблюдается только в непосредственной близо­сти от поверхности кипящей жидкости и прекращается уже на небольшом расстоянии от нее, причем температура пара устанавливается в соответ­ствии с давлением, т. е. будет равна 100°. Температура вторичного пара в выпарных установках всегда меньше температуры кипения раствора, и эта разность тем больше, чем выше концентрация раствора.

Таким образом, вследствие депрессии часть общей разности темпе­ратур всей установки теряется бесполезно.

Разность между температурами кипения раствора и вторичного пара называется температурной депрессией. ВелиЧи-ну тем­пературной депрессии вследствие понижения упругости паров раствора по отдельным корпусам обозначим:

Температурная депрессия в любом корпусе составляет

Для определения величины депрессии необходимо знать концентра­цию раствора и температуру кипения при данном давлении как самого раствора, так и чистого растворителя.

В справочной литературе температура кипения водных растворов различных концентраций приводится во многих случаях только для усло­вия нормального атмосферного давления, в то время как в выпарных аппаратах давление бывает как выше, так и ниже атмосферного. Поэ­тому для нахождения температурной депрессии необходимо уметь определять температуры кипения растворов при разных давлениях.

С — некоторым приближением температуру кипения любой жидко­сти, в том числе и растворов, при разных давлениях можно вычис­лить по правилу линейности химик о-т ехнических функций. По этому правилу частное от деления разно­сти температур кипения (/ж—t’^) како й-л ибо жид­кости, при двух различных произвольно взятых давлениях, на разность температур кипения (*вод.—t’ ) какой-либо другой жидкости при тех же двух давл (ниях есть величина постоянная (К):

Если в качестве одной жидкости примем воду, для которой известна температура кипения при различных давлениях, а за одно из общих давле­ний 760 мм рт. ст. (так как при этом давлении температура кипения почти всех жидкостей известна), то, зная величину К, легко определить темпе­ратуру кипения другой жидкости при любом давлении.

Из ^выражения (2—224) получим

=їж * (^вод. ^вод.)К (2 225)

Например, температура] кипения анилина при 760 мм рт. ст. tM— = 184,4° и при 50 мм рт. ст. 4=103°.

Соответственно температура кипения воды при 760 мм рт. ст. ‘вО1. = 100° и при 50 мм рт. ст. Гвод. = 38,1°.

Подставив эти значения температур в равенство (2—224), получим

184,4 — 103 . Q1/1 К= 100-38,1

Теперь, если требуется определить температуру кипения анилина при любом другом давлении например при давлении 149 мм рт. ст.

Читайте так же:
Можно ли самому избавиться от депрессии

(т. е. при разрежении 760—149=611 мм рт. ст.), то, зная К и найдя по таблице насыщенного водяного пара ^оД.

4 = 184,4 — (100 — 60) 1,314= 131,8°

Т. е. при давлении 149 мм рт. ст. температура кипения анилина равна 131,8°.

Температуру кипения разбавленных растворов солей можно опре­делить приближенно, принимая, что разность между темпера­турами кипения разбавленного раствора и во­ды остается при любом разрежении такой же, как и при атмосферном давлении, причем растворы кипят при более высокой температуре, чем чистая вода.

Так, например, если 20%-ный раствор поваренной соли при атмо­сферном давлении кипит при температуре £ж=105°, то для разрежения 611 мм рт. ст. температуру кипения его определяют следующим обра­зом. Находят по таблицам насыщенного водяного пара, что темпера­тура кипения воды при давлении 760—611 = 149 мм рт. ст. равна 60°. Так как при атмосферном давлении раствор кипит, имея температуру на 5° выше, чем чистая вода, то температура кипения его при давле­нии 149 мм рт. ст. будет равна 60°+5°=65°.

Температуру кипения растворов можно приближенно определять также по эмпирическому правилу Бабо, согласно которому отноше­ние упругости пара рх над раствором к упругос­ти пара чистой воды/? при той же температуре есть величина по­стоянная, не зависящая для раствора данной|концентрации от темпера­туры кипения, т. е.

Если температура кипения раствора данной концентрации при атмо­сферном давлении известна, то на основании этого правила можно просто вычислить температуру кипения раствора при любом давлении; для этого достаточно знать только одну температуру кипения раствора при атмосферном давлении. Этим правило Бабо выгодно отличается от пра­вила линейности функций, для применения которого необходимо знать точки кипения раствора при двух различных давлениях.

Правило Бабо имеет узкие границы применения, так как оно верно только для разбавленных растворов.

В. С. Стабников установил величину поправок М°С, которые необ­ходимо вводить при вычислении по этому правилу температурных депрес­сий растворов в зависимости от давления над кипящим раствором р, и отношения давления р1 к давлению паров над^чистым растворителем р (табл. 18).

Температурные потери в выпарной установке

Передача тепла от греющего пара к кипящему раствору в любом корпусе выпарной установки будет происходить при условии, что темпе­ратура греющего пара Тп выше температуры кипения раствора tn в этом корпусе.

Для любого корпуса эта разность температур равна

Для всей выпарной установки общей разностью температур является разность между температурой греющего пара в первом кор­пусе и температурой пара в конденсаторе, соединенном с последним^ корпусом

Где Гконд.—температура пара при входе в конденсатор в °С.

При выпаривании растворов сумма всех полезных разностей тем­ператур по отдельным корпусам составляет:

Сумма полезных разностей температур £Дt всегда значительно меньше общей разности температур в выпарной установке вследствие температурных потерь, равных

Температурные потери при выпаривании вызываются следующими причинами:

1) уменьшением упругости паров растворителя над раствором по сравнению с упругостью паров чистого растворителя (воды);

2) повышением температуры кипения растворов вследствие гидро­статического давления столба жидкости в аппарате;

3) понижением температуры вторичного пара вследствие гидравли­ческого сопротивления в паропроводах между корпусами.

Понижение упругости паров растворов (температурная депрессия). Если в жидкости растворено твердое вещество, то при одной и той же температуре давление паров раствора будет ниже давления паров чи­стого растворителя (в данном случае воды).

При небольших концентрациях растворенного вещества понижение упругости паров пропорционально концентрации раствора. Из-за пониже­ния упругости паров раствор будет кипеть при более высокой темпера­туре, чем чистый растворитель.

Так, например, если добавить в воду небольшое количество хло­ристого кальция и Довести жидкость до кипения, то вначале температура кипящей жидкости равна 100°, но по мере испарения воды и увеличения концентрации хлористого кальция температура кипения будет повы­шаться до тех пор, пока раствор не станет насыщенным; температура кипения насыщенного раствора хлористого кальция равна 180°. При дальнейшем кипячении температура остается постоянной, и хлористый кальций по мере удаления воды будет выпадать из раствора.

Для раствора поваренной соли по мере повышения концентрации температура кипения возрастает, пока концентрация не достигнет 26%. Раствор такой концентрации кипит при температуре 107,5°, но термо­метр, помещенный в пары, покажет только 100°, т. е. температуру кипе­ния чистой воды. Казалось бы, что пар, образовавшийся при температуре кипения 107 5°, должен сохранить эту температуру, а так как кипение происходит при атмосферном давлении, то пар должен быть перегретым. На самом деле перегрев наблюдается только в непосредственной близо­сти от поверхности кипящей жидкости и прекращается уже на небольшом расстоянии от нее, причем температура пара устанавливается в соответ­ствии с давлением, т. е. будет равна 100°. Температура вторичного пара в выпарных установках всегда меньше температуры кипения раствора, и эта разность тем больше, чем выше концентрация раствора.

Читайте так же:
У меня депрессия на работе ничего не хочу делать

Таким образом, вследствие депрессии часть общей разности темпе­ратур всей установки теряется бесполезно.

Разность между температурами кипения раствора и вторичного пара называется температурной депрессией. ВелиЧи-ну тем­пературной депрессии вследствие понижения упругости паров раствора по отдельным корпусам обозначим:

Температурная депрессия в любом корпусе составляет

Для определения величины депрессии необходимо знать концентра­цию раствора и температуру кипения при данном давлении как самого раствора, так и чистого растворителя.

В справочной литературе температура кипения водных растворов различных концентраций приводится во многих случаях только для усло­вия нормального атмосферного давления, в то время как в выпарных аппаратах давление бывает как выше, так и ниже атмосферного. Поэ­тому для нахождения температурной депрессии необходимо уметь определять температуры кипения растворов при разных давлениях.

С — некоторым приближением температуру кипения любой жидко­сти, в том числе и растворов, при разных давлениях можно вычис­лить по правилу линейности химик о-т ехнических функций. По этому правилу частное от деления разно­сти температур кипения (/ж—t’^) како й-л ибо жид­кости, при двух различных произвольно взятых давлениях, на разность температур кипения (*вод.—t’ ) какой-либо другой жидкости при тех же двух давл (ниях есть величина постоянная (К):

Если в качестве одной жидкости примем воду, для которой известна температура кипения при различных давлениях, а за одно из общих давле­ний 760 мм рт. ст. (так как при этом давлении температура кипения почти всех жидкостей известна), то, зная величину К, легко определить темпе­ратуру кипения другой жидкости при любом давлении.

Из ^выражения (2—224) получим

=їж * (^вод. ^вод.)К (2 225)

Например, температура] кипения анилина при 760 мм рт. ст. tM— = 184,4° и при 50 мм рт. ст. 4=103°.

Соответственно температура кипения воды при 760 мм рт. ст. ‘вО1. = 100° и при 50 мм рт. ст. Гвод. = 38,1°.

Подставив эти значения температур в равенство (2—224), получим

184,4 — 103 . Q1/1 К= 100-38,1

Теперь, если требуется определить температуру кипения анилина при любом другом давлении например при давлении 149 мм рт. ст.

(т. е. при разрежении 760—149=611 мм рт. ст.), то, зная К и найдя по таблице насыщенного водяного пара ^оД.

4 = 184,4 — (100 — 60) 1,314= 131,8°

Т. е. при давлении 149 мм рт. ст. температура кипения анилина равна 131,8°.

Температуру кипения разбавленных растворов солей можно опре­делить приближенно, принимая, что разность между темпера­турами кипения разбавленного раствора и во­ды остается при любом разрежении такой же, как и при атмосферном давлении, причем растворы кипят при более высокой температуре, чем чистая вода.

Так, например, если 20%-ный раствор поваренной соли при атмо­сферном давлении кипит при температуре £ж=105°, то для разрежения 611 мм рт. ст. температуру кипения его определяют следующим обра­зом. Находят по таблицам насыщенного водяного пара, что темпера­тура кипения воды при давлении 760—611 = 149 мм рт. ст. равна 60°. Так как при атмосферном давлении раствор кипит, имея температуру на 5° выше, чем чистая вода, то температура кипения его при давле­нии 149 мм рт. ст. будет равна 60°+5°=65°.

Температуру кипения растворов можно приближенно определять также по эмпирическому правилу Бабо, согласно которому отноше­ние упругости пара рх над раствором к упругос­ти пара чистой воды/? при той же температуре есть величина по­стоянная, не зависящая для раствора данной|концентрации от темпера­туры кипения, т. е.

Если температура кипения раствора данной концентрации при атмо­сферном давлении известна, то на основании этого правила можно просто вычислить температуру кипения раствора при любом давлении; для этого достаточно знать только одну температуру кипения раствора при атмосферном давлении. Этим правило Бабо выгодно отличается от пра­вила линейности функций, для применения которого необходимо знать точки кипения раствора при двух различных давлениях.

Правило Бабо имеет узкие границы применения, так как оно верно только для разбавленных растворов.

В. С. Стабников установил величину поправок М°С, которые необ­ходимо вводить при вычислении по этому правилу температурных депрес­сий растворов в зависимости от давления над кипящим раствором р, и отношения давления р1 к давлению паров над^чистым растворителем р (табл. 18).

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector