Лабораторная работа № 1

Методические рекомендации к выполнению лабораторных работ

по курсу «Процессы и аппараты химической технологии»

для студентов специальностей: БТ – 240901,
ХТПК – 240702, ХТОСА – 240701, АПХП – 240706,

по курсу «Процессы и аппараты пищевых производств»
для студентов специальностей МАПП – 260601
и ТБПиВ – 260204 и по курсу «Теплоснабжение»
для студентов специальности ТГВ – 270109

Издательство Алтайского государственного технического
университета им. И.И. Ползунова

Рецензент:

к.т.н., завкафедрой ТХМ БТИ АлтГТУ В.А. Куничан.

Выпаривание: методические рекомендации к выполнению лабо-раторных работ по курсу «Процессы и аппараты химической технологии» для студентов специальностей: БТ – 240901, ХТПК – 240702, ХТОСА – 240701, АПХП – 240706, по курсу «Процессы и аппараты пищевых производств» для студентов специальнос- тей МАПП – 260601 и ТБПиВ – 260204 и по курсу «Тепло- снабжение» для студентов специальности ТГВ – 270109 / Н.А. Орлова, Е.А. Пазников, Т.С. Коробщикова; Алт. гос. техн. ун-т, БТИ. – Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2010. – 40 с.

В издании содержатся описание правил, порядка и методики проведения лабораторных работ по тепловым процессам, в частности, процесса выпаривания для студентов, обучающихся по модульно-рейтинговой технологии. Методические рекомендации включают несколько вариантов работ, позволяющих рассчитать не только процесс выпаривания, а также изучить процессы теплообмена при изменении агрегатного состояния среды. Описанная методика проведения процесса выпаривания иллюстрирует основные закономерности и виды передачи тепла в выпарном аппарате.

Методические рекомендации предназначены для студентов специальностей 240901 – «Биотехнология», 240702 – «Химическая технология полимерных композиций», 240701 – «Химическая технология органических соединений азота», 240706 – «Автоматизированное производство химических предприятий», 260601 – «Машины и аппараты пищевых производств», 260204 – «Технология бродильных производств и виноделие», 270109 – «Теплогазоснабжение и вентиляция».

Рассмотрены и одобрены на заседании кафедры «Теплогазоснабжение и вентиляция, процессы и аппараты химической технологии». Протокол № 5 от 02.02.2010 г.

ПРЕДИСЛОВИЕ…………………………………………………...…...
ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………..
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1.ОЗНАКОМЛЕНИЕ С ОСНОВАМИ РАСЧЕТА ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ НА ПРИМЕРЕ ПРОЦЕССА ВЫПАРИВАНИЯ………………………………………...
1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ…………………..
2 ПОДГОТОВКА К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ…………………....
3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ…………………………………....
3.1 Наиболее значимые свойства растворов при выпаривании
3.1.1 Температурная депрессия……………………………….
3.1.2 Гидростатическая депрессия……………………………
3.1.3 Гидравлическая депрессия………………………………
3.1.4 Теплоемкость растворов………………………………...
3.1.5 Теплота растворения……………………………………..
3.2 Теплоносители при выпаривании…………………………….
3.3 Способы выпаривания………………………………………...
3.3.1 Однокорпусное выпаривание…………………………...
3.3.2 Многокорпусное выпаривание………………………….
3.4 Выпаривание с тепловым насосом…………………………..
3.5 Вспомогательное оборудование выпарной установки……...
3.6 Описание установки…………………………………………...
3.7 Методика проведения работы………………………………...
3.8 Обработка опытных данных…………………………………..
3.8.1 Определение коэффициента теплоотдачи от пара к системе………………………………………………………..
3.8.2 Определение коэффициента теплоотдачи от стенки к раствору…………………………………………………………
3.8.3 Определение температурной депрессии………………..
3.8.4 Определение гидравлической депрессии………………
3.8.5 Определение гидростатической депрессии…………….
3.8.6 Расчет расхода греющего пара………………………….
Контрольные вопросы………………………………………………….
Тестовые задания……………………………………………………….
Приложение А. Порядок оформления отчета по лабораторной работе…………………………………………………………………....
Приложение Б. Основные термины и определения……………….…
Приложение В. Техника безопасности………………………………..
Приложение Г. Концентрация (в % масс.) некоторых водных растворов, кипящих под атмосферным давлением…………………..
Приложение Д. Свойства пара..………………………………...…..…
ЛИТЕРАТУРА……………………………………………………….…

Переход на многоуровневую систему высшего образования и, как следствие, усложнение учебного материала в связи с изменением принципов построения учебных планов и курсов потребовало в последние годы интенсификации обучения и существенной самостоятельной учебной деятельности студентов.

Определенный вклад в решение этих задач должна внести разработка и внедрение в учебный процесс научно обоснованных, современных образовательных технологий, среди которых особое место занимает модульно-рейтинговая технология обучения (МРТО).

Модульно-рейтинговая технология имеет целью поставить студента перед необходимостью регулярной самостоятельной учебной работы в течение всего семестра. Это достигается делением учебного материала курса на крупные блоки (модули), по завершении которых студент сдает промежуточные (модульные) экзамены (ПЭ).

Максимальное количество баллов, которые студент может получить за одну лабораторную работу – 100. Эта цифра получается следу-ющим образом: получение допуска к работе (10 баллов), выполнение работы (10 баллов), оформление отчета (10 баллов), защита работы в срок (70 баллов).

– лабораторные работы проводятся группой из 3–4 студентов;

– выполнению работы предшествует письменный опрос по теории работы и устное собеседование по методике ее проведения и принципу работы лабораторной установки и входящих в нее приборов и устройств;

– после выполнения работы студенты составляют отчет по лабораторной работе, обязательно включающий раздел, где объясняются полученные результаты (Приложение А);

– итогом работы является защита полученных в ней результатов, которая проводится устно или письменно, но обязательно индивидуально;

– отчеты по лабораторным работам составляются каждым студентом индивидуально и после защиты сдаются преподавателю;

– темы и план лабораторных работ сообщаются студентам заранее.

Выпаривание – процесс концентрирования растворов твердых нелетучих или почти нелетучих веществ путем удаления жидкого летучего растворителя в виде паров.

Сущность выпаривания заключается в переводе растворителя в парообразное состояние и отводе пара от оставшегося сконцентрированного раствора. Выпаривание обычно проводится при кипении, то есть в условиях, когда давление пара над раствором равно давлению в рабочем объеме аппарата.

Испарение при температурах ниже температуры кипения дан-ного раствора происходит с его поверхности, в то время как при кипении растворитель испаряется во всем объеме кипящего раствора, что значительно интенсифицирует процесс удаления растворителя из раствора.

Обычно из растворов удаляют только часть растворителя, чтобы вещество оставалось в текучем состоянии, но в ряде случаев, когда не-обходимо получить чистое вещество без растворителя, то последний удаляют полностью.

Для осуществления процесса выпаривания необходимо теплоту от теплоносителя передать кипящему раствору, что возможно лишь при разности температур между ними. Разность между теплоносителем и кипящим раствором называют полезной разностью температур.

Чаще всего в качестве теплоносителя используют насыщенный водяной пар, который называют греющим,или первичным, паром.

ОЗНАКОМЛЕНИЕ С ОСНОВАМИ РАСЧЕТА
ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ НА ПРИМЕРЕ
ПРОЦЕССА ВЫПАРИВАНИЯ (4 часа)