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《化学工程名词》第一版。 2100433B
1995年,经全国科学技术名词审定委员会审定发布。
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温度(Temperature) t/℃ 饱和蒸气压(Saturated water vapor pressure) /(×10^3Pa) 温度 0 0.61129 12...
卧式饱和水蒸汽储罐设计论文概要
课 程 设 计 题 目: 卧式饱和水蒸汽 储罐设计 教 学 院: 环境科学与工程学院 专 业:安全工程 2011(1)班 学 号: 学生姓名: 指导教师: 2013年 12月 06日 湖北理工学院 课程设计 目 录 第一章工作参数 ......................................................3 1.1 设计题目 . .....................................................3 1.2 基本设计条件 . .................................................3 1.3 设计要求 . .....................................................3 第二章 确定设计参数 .................
原理
水蒸气蒸馏操作是将水蒸气通入不溶或难溶于水但有一定挥发性的有机物质(近100℃时其蒸气压至少为1333.9Pa)中,使该有机物质在低于100℃的温度下,随着水蒸气一起蒸馏出来。
两种互不相溶的液体混合物的蒸气压,等于两液体单独存在时的蒸气压之和。当组成混合物的两液体的蒸气压之和等于大气压力时,混合物就开始沸腾。互不相溶的液化混合物的沸点,要比每一物质单独存在时的沸点低。因此,在不溶于水的有机物质中,通入水蒸气进行水蒸气蒸馏时,在比该物质的沸点低得多的温度,而且比100℃还要低的温度就可使该物质蒸馏出来。
在馏出物中,随水蒸气一起蒸馏出的有机物质同水的质量之比,等于两者的分压(PA和PH2O)分别和两者的相对分子质量(MA和18)的乘积之比,所以馏出液中有机物质同水的质量之比可按下式计算:
例如,苯胺和水的混合物用水蒸气蒸馏时,苯胺的沸点是184.4℃,苯胺和水的混合物在98.4℃就沸腾。在这个温度下,苯胺的蒸气压是5599.5Pa,水的蒸气压是95725.5Pa,两者相加等于101325Pa。苯胺的相对分子质量为93,所以馏出液中苯胺与水的质量比等于:
由于苯胺略溶于水,这个计算所得的仅是近似值。
水蒸气蒸馏是用以分离和提纯有机化合物的重要方法之一,常用于下列各种情况:一般蒸馏会发生分离的高沸点有机化合物;混合物中含有大量的树脂状或焦油状以及不挥发杂质,采用蒸馏、萃取等方法难以分离;从固体较多的反应混合物中分离被吸附的液体;从反应混合物中去除易挥发的有机物。
水蒸气蒸馏装置和操作
水蒸气蒸馏装置,主要由水蒸气发生器A、三口或二口圆底烧瓶D和长的直型水冷凝管F组成。若反应在圆底烧瓶内进行,可在圆底烧瓶上装配蒸馏头(或克氏蒸馏头)代替三口烧瓶。铁质发生器A通常可用二口或三口烧瓶代替。器内盛水约占其容量的1/2,可从其侧面的玻璃水位管察看器内的水平面。长玻璃管B为安全管。管的下端接近器底,根据管中水柱的高低,可以估计水蒸气压力的大小。圆底烧瓶D应当用铁夹夹紧,其中口通过螺口接头插入水蒸气导管C,其侧口插入馏出液导管E。导管C外径一般不小于7mm,以保证
水蒸气蒸馏装置
A—水蒸气发生器 B—安全管 C—水蒸气导管 D—三口圆底烧瓶
E—馏出液导管 F—冷凝管
水蒸气畅通,其末端应接近烧瓶底部,以便水蒸气和蒸馏物质充分接触并起搅动作用。导管E应略微粗一些,其外径约为l0mm,以便蒸气能畅通地进入冷凝管中。若管E的直径太小,蒸气的导出将会受到一定的阻碍,这会增加烧瓶D中的压力。导管E在弯曲处前的一段应尽可能短一些;在弯曲处后一段则允许稍长一些,因它可起部分的冷凝作用。用长的直型水冷凝管F可以使馏出液充分冷却。由于水的蒸发潜热较大,所以冷却水的流速也宜稍大一些。发生器A的支管和水蒸气导管C之间用一个T形管连接。在T形管的支管上套一段短橡皮管,用螺旋夹旋紧,它可以用以除去水蒸气中冷凝下来的水分。在操作中,如果发生不正常现象,应立刻打开夹子,使与大气相通。
把要蒸馏的物质倒入烧瓶D中,其量约为烧瓶容量的1/3。操作前,水蒸气蒸馏装置应经过检查,必须严密不漏气。开始蒸馏时,先把T形管上的夹子打开,用直接火把发生器里的水加热到沸腾。当有水蒸气从T形管的支管冲出时,再旋紧夹子,让水蒸气通入烧瓶中,这时可以看到瓶中的混合物翻腾不息,不久在冷凝管中就出现有机物质和水的混合物。调节火焰,便瓶内的混合物不致飞溅得太厉害,并控制馏出液的速度约为每秒钟2~3滴。为了使水蒸气不致在烧瓶内过多地冷凝,在蒸馏时通常也可用小火将烧瓶加热。在操作时,要随时注意安全管中的水柱是否发生不正常的上升现象,应立刻打开夹子,移去火焰,找出发生故障的原因;必须把故障排除后,方可继续蒸馏。
当馏出液澄清透明不再含有有机物质的油滴时,可停止蒸馏。这时应首先打开夹子,然后移去火焰 。2100433B
水蒸气与水蒸汽的区别:
水蒸气:指特定空间的水以气态存在。
水蒸汽:指特定空间的水以气、液二态同时存在。
巧记:气字旁边有三点水说明水是以气、液二态同时存在的,气字旁边没三点水说明水是以气态存在的。
水和水蒸汽图表:水蒸汽不能用理想气体状态方程描述。为计算方便,常将其热力性质制成图和表。图、表中规定三相点的饱和水的内能和熵值为零,焓值也接近零。水和水蒸汽图有:压温图、压容图、温熵图和焓熵图。水和水蒸汽表有两种:饱和水蒸汽表,未饱和水和过热蒸汽表。
压-温图
用以表示水的三相状态之间的关系。图1中蒸发线表示水-汽两相共存的平衡饱和状态的集合,溶化线和升华线分别表示冰-水和冰-汽的平衡饱和状态的集合。三条饱和曲线把水的存在形式划分为冰、水、汽三个区域。蒸发线的顶点C 称为临界点。超过临界压力时,液相与气相的互相转变过程便是连续的,没有两相共存的情况。水的临界压力p0=22.1287兆帕,临界温度T0=647.3K。在三相点T上,冰、水和水蒸汽三相处于动平衡状态。水的三相点压力pT=610.76帕,温度TT=273.16K。
压-容图
水蒸汽的状态及其变化过程可用水的压容图表示。a0a′a″a线表示在一定压力下水蒸汽的形成过程线,AT为冰水共存的饱和水线,AT左侧为固相的冰区;TC为水汽共存的饱和水线,AT 和TC 线之间为液相的水区;CV为干饱和蒸汽线,TC 和CV 线之间为水和蒸汽两相共存的湿蒸汽区,用干度x表示每千克湿蒸汽中所含干饱和蒸汽量;CV 线右侧表示过热蒸汽区。
温-熵图
分析水蒸汽的热力过程或热力循环时常使用温熵图。TC 为饱和水线,CV 为干饱和蒸汽线,根据比熵的定义,定压过程线a0a′a″a下面的面积表示在可逆的定压过程中每千克水的吸热量。其中a0a′线下的面积表示在该压力下将未饱和的水加热至饱和水所需要的热量qL,a′a″线下的面积表示汽化过程的吸热量,即汽化潜热 γ,a″a表示由饱和蒸汽转变为过热蒸汽的加热量qS。
焓-熵图
在蒸汽动力工程的计算中使用焓熵图更为方便。CV 为饱和曲线,C 为临界点,饱和曲线下侧为湿蒸汽区,上侧为过热蒸汽区。在湿蒸汽区中画有定干度线和定压线(这时即定温线),在过热蒸汽区中分别画出定压线和定温线。