SU1357028A1 - Способ установлени равновесных концентраций в системе тверда фаза-жидкость-пар - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к способам определени  равновесных концентраций в системе тверда  фаза - жидкость - пар и может быть использовано в лабораторной практике. Цель изобретени  - увеличение точности определени  равновесных концентраций и уменьшение времени проведени  единичного эксперимента. Способ характеризуетс  следуюп5ей совокупностью признаков. Перегрев смеси под избыточным давлением, предотвращающим ее кипение, проведение процесса дросселировани  с образованием парового потока за счет процесса самоиспарени , введение жидкой кип щей смеси в зону самоиспарени  таким образом, что на границах зоны формируют опускающуюс  пленку жидкости, котора  изолирует паровой поток от взаимодействи  с внешней средой через стен ки зоны. 2 ил., о € (Л

Description

15

20

жидкой фазы, изолирующа  образующийс  паровой поток от взаимодействи  с внешней средой через стенку зоны 2 испарени . Тем самым исключаетс  возникновение дикой флегмы. Из зоны 4 смешени  смесь подают в зону 1 перегрева и процессы ее перегрева и самоиспарени  повтор ютс . 1Q Отбор проб дл  анализа осуществ- л ют через пробоотборники 6 и 7 через 0,5-180 ч после начала эксперимента и по полученным концентраци м проб суд т о равновесии в системе.

Организаци  процесса самоиспарени  позвол ет создать оптимальные услови  дл  наступлени  равновеси  и интенсифицировать массообмен в системе твердое тело - жидкость - пар. Пример 1, В испарительную камеру загружают 10 мас,% водного раствора этанола, содержащего в качестве твердой фазы дрожжевые клетки в количестве 5-10 мас.%. Эту смесь 25 шестеренчатым насосом через перегреватель и дроссельное устройство 6 подают в испарительную камеру. В перегревателе при давлении 1,1 ати смесь довод т до 92,5-93,5 С, что на 30 вьш1е температуры кипени  в камере 1, Дросселирование смеси в устройстве провод т в непосредственной близости от камеры, после чего ее направл ют в испарительную камеру, тс где давление поддерживаетс  равным 1,0 ати.

За счет теплоты перегрева образуютс  пары и температура системы жидкость - пар - твердое тело снижаетс  40 до 9155 с„ При этом смесь ввод т в камеру тангенциально через патрубок и она стекает по стенкам камеры в виде жидкой пленки, изолирующей паровой поток от взаимодействи  с внеш- провод т процесс дросселировани  дав- 45 средой через стенку зоны испареИзобретение относитс  к способам установлени  равновесных, концентраций в системе тверда  фаза - жид- кость - пар и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отрасл х промьшшенности.

Целью изобретени   вл етс  увеличение точности при определении равновесных концентраций и уменьп1ение времени установлени  равновеси .

На фиг el изображена схема реализации способа; на фиг82 - лабораторна  установкад в которой реализуетс  способ.

Схема- включает зону i перегрева смеси, зону 2 равновесного самоиспарени  j зону 3 конденсации парового потока, зону 4 смещени  конденсата и жидкой фазы, дроссельное устройство 5 и пробоотборники 6 и 7,

П р и м е РО Способ реализуетс  на лабораторной установкеэ состо щей, из испарительной камеры 8 с паровым патрубком 9о, штуцером 10 и моноста- том 11, циркул ционного насоса 12, на нагнетательной линии которого установлены перегреватель 13, дроссельное устройство 14 и манометр 15} холодильников 16 и 178 промежуточной емкости 18,, термометров 19-215 пробоотборников 22 и 23, воздушного крана 24, тепловой изол ции,25 и конденсатора 26 „

Способ реализуетс  следующим образом „

Анализируемую смесь, например 10 маСв% водного раствора этанола, содержащего 1 мас,7„ дрожжевых клеток, направл ют в зону 1 перегрева.. Здесь смесь под избыточным давлением пор дка О,, ати, предотврав(ающим кипение .) нагревают до 93,

,5°С.

, J превыша  температуру кипени  на 1-2 С„ Затем

лени  с помощью устройства 5, и смесь ввод т в верхнюю часть зоны 2 само- испарени . В результате равновесного испарени  образуетс  паровой поток, оставшийс  водноспиртовый раствор концентрацией 9;9 мас„% отвод т в зону 4 смещени „ Водноспиртовые пары концентрацией 51,7 мас„% направл ют в зону 3 конденсации, и образующийс  конденсат смешивают в зоне 4 с оставшимс  водноспиртовым раствором Ввод перегретой смеси осуществл ют таким образом, что на границах зоны образуетс  стекаю1ца  пленка

15

25 30 тс

20

25 30 тс

НИН. Исключено возникновение дикой флегмы и искажение за счет этого равновесных концентраций.

Процесс самоиспарени  обеспечива-

50 ет идеальные услови  дл  установлени  равновеси  в тройной системе, так как частицы твердой фазы  вл ютс  центрами парообразовани , что интенсифицирует переход целевого компо55 нента из твердой фазы в жидкость и затем, в пар.

Уменьшаетс  врем  единичного цикла измерени . При самоиспарении пар контактирует только с кип щей жидкое-

тью, что исключает укрепление пара за счет его частичной конденсации на границе камеры или же неравновесное выкипание капелек раствора.

Жидкую смесь с концентрацией этанола 9,9 мас.% в насос, а образовавшиес  пары с концентрацией 51 ,7 мас. проход т через паровой патрубок в конденсатор, конденсируютс  и конденсат стекает в промежуточную емкость и затем в насос. Далее цикл повтор етс  .

Через 0,5 ч после начала эксперимента через пробоотборники отбирают пробы и по их концентраци м суд т о равновесии в системе.

За счет увеличени  кратности циркул ции жидкой смеси обеспечиваетс  минимальный перегрев ее, что создает в равновесной испарительной камере, услови , близкие к изотермическим, т.е. жидкость в процессе самоиспаре- ни  не подкипает и не охлаждаетс  извне. При наступлении равновеси  показани  термометров идентичны.

Таким образом, согласно предлагаемому способу образование паровой фазы происходит за счет процесса самоиспарени . Подвод тепла к жидкой фазе осуществл етс  в услови х, исключающих пузырьковое кипение на теп- лопередающей поверхности Пар и ленд- ка  фаза наход тс  при этом в состо 

Способ установлени  равновесных концентраций в системе тверда  фаза - жидкость - пар, включаюсщй нагрев и испарение смеси, вывод обра- зуюпшхс  паров на конденсацию и возврат конденсата в зону испарени  .смеси , отличаю п;ийс  тем, что, с целью увеличени  точности при определении равновесных концентраций и уменьшени  времени установлени 

НИИ равновеси . При известном способе за счет перегрева жидкости на теп- 35 равновеси , смесь из нижней части лопередающей поверхности и ее пузырь- зоны испарени  принудительно при из- кового кипени  равновесие не устанав- быточном давлении, исключающем ее ливаетс , что приводит к систематикипение , подают в перегреватель, где к ней подвод т тепло, после чего провод т процесс дросселировани  давлени  и полученную парожидкостную смесь содержащую твердую фазу, ввод т в верхнюю часть зоны испарени  с образованием на границах, этой зоны сте-

ческой ошибке в опытах.

Кроме того, согласно предлагаемому способу в испарительной камере движение кип щей жидкости (само.испа- р ющейс ) организовано таким образом, что контакт пара со стенками камеры

40

кипение, подают в перегрева к ней подвод т тепло, после вод т процесс дросселирован ни  и полученную парожидкос содержащую твердую фазу, вв верхнюю часть зоны испарени зованием на границах, этой з

полностью исключаетс . Не возникает 45 кающей пленки жидкой фазы.

5

0

5

0

конденсации пара и искажени  его концентрации, В известном способе не исключена возможность образовани  дикой флегмы и за счет этого искажени  равновесных концентраций.

В процессе самоиспарени  частицы твердой фазы  вл ютс  центрами парообразовани . Это интенсифицирует процесс массопереноса из твердой фазы в жидкость и пар и значительного сокращени  времени установлени  общего равновеси  в системе. При известном способе преобразование протекает на теплопередающей поверхности. Интенсивность массопереноса в системе твер дое тело - жидкость ниже, чем в системе жидкость - пар, что приводит к значительному увеличению времени установлени  состо ни , близкого к ра-. равновесному в системе твердое тело - жидкость - пар.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ установлени  равновесных концентраций в системе тверда  фаза - жидкость - пар, включаюсщй нагрев и испарение смеси, вывод обра- зуюпшхс  паров на конденсацию и возврат конденсата в зону испарени  .смеси , отличаю п;ийс  тем, что, с целью увеличени  точности при определении равновесных концентраций и уменьшени  времени установлени 

   5 равновеси , смесь из нижней части зоны испарени  принудительно при из- быточном давлении, исключающем ее

   равновеси , смесь из нижней части зоны испарени  принудительно при из- быточном давлении, исключающем ее

   кипение, подают в перегреватель, где к ней подвод т тепло, после чего провод т процесс дросселировани  давлени  и полученную парожидкостную смесь, содержащую твердую фазу, ввод т в верхнюю часть зоны испарени  с образованием на границах, этой зоны сте-

   гг

   гз

   Редактор А,В1андор

   Составитель С.Баранова

   Техред М.ДИДЫК Корректор С.Черни

   Заказ 5917/3Тираж 657Подписное

   ВНИШШ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, М-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород., ул. Проектна , 4

   (PU2.2