Báo cáo quá trình và thiết bị bài cô đăc dung dịch
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (86.76 KB, 5 trang )
BÀI 4. THÍ NGHIỆM CÔ ĐẶC
I.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT.
1. Định nghĩa.
Cô đặc là phương pháp dùng để nâng cao nồng độ các chất hoà tan trong dung
dịch gồm 2 hai hay nhiều cấu tử. Quá trình cô đặc của dung dịch lỏng – rắn hay lỏng –
lỏng có chênh lệch nhiệt độ sôi rất cao thường được tiến hành bằng cách tách một phần
dung môi (cấu tử dễ bay hơi hơn).
2. Các phương pháp cô đặc
- Phương pháp nhiệt (đun nóng): dung môi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái
hơi dưới tác dụng của nhiệt khi áp suất riêng phần của nó bằng áp suất tác dụng lên
mặt thoáng chất lỏng.
- Phương pháp lạnh: khi hạ thấp nhiệt độ đến một mức nào đó, một cấu tử sẽ tách ra
dưới dạng tinh thể của đơn chất tinh khiết; thường là kết tinh dung môi để tăng nồng độ
chất tan.
3. Ứng dụng của sự cô đặc
Trong sản xuất thực phẩm, ta cần cô đặc các dung dịch đường, mì chính, nước trái
cây…
Trong sản xuất hoá chất, ta cần cô đặc các dung dịch NaOH, NaCl, CaCl, các muối vô
cơ…
4. Cân bằng vật liệu trong hệ thống cô đặc 1 nồi.
Với
- Gđ: khối lượng nguyên liệu, [kg]; kg/s
- Gc: khối lượng sản phẩm, [kg]; kg/s
- W: lượng hơi thứ, [kg]; kg/s
- xđ: nồng độ chất khô trong nguyên liệu, [phần khối lượng].
- xc: nồng độ chất khô trong sản phẩm, [phần khối lượng].
Định luật bảo toàn vật chất.
-
Bảo toàn khối lượng: Gđ = Gc + W
Bảo toàn chất khô: Gđ.xđ = Gc.xc
5. Cân bằng nhiệt lượng.
-
Định luật bảo toàn nhiệt lượng: ∑Qv =∑Qr
II.
SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU.
1. Bảng số liệu thực nghiệm.
Thời gian t ( phút )
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
Nồng độ dung dịch đường
(0Bx)
13,1
13,5
13,7
14,7
15,1
15,4
15,5
16,2
16,8
17,0
17,2
18,8
20,5
Lượng nước ngưng thu
được V (ml)
0
12
292
6
8
9
7
6
5
350
448
295
81
Thể tích dung dịch đường sau cô đặc là 3500ml
2. Xử lý số liệu.
- Tính nồng độ phần khối lượng của dung dịch đường nhập liệu (xđ).
Đo nồng độ dd đường nhập liệu bằng chiết quang kế ta được Bxđ = 13,10Bx
vậy xđ = 0,131 ( phần khối lượng )
-
Tính khối lượng dung dịch đường nhập liệu (Gđ).
Áp dụng công thức: Gđ = Vđ.ρđ (kg)
Trong đó:
•
•
Vđ: thể tích của dung dịch đường nhập liệu (m3).
ρđ: khối lượng riêng của dung dịch đường nhập liệu (kg/m3)
Ta có: Vđ = 5795ml = 5,795 l = 0,005795
Tiến hành tra bảng khối lượng riêng của dung dịch đường 13,10Bx ở nhiệt độ
0
20 C trong sổ tay QTTB tập 1 ta được ρđ = 1052,95 (kg/m3)
Gđ = Vđ.ρđ = 0,005795 . 1052,95 = 6,102 (kg)
-
Tính lượng nước ngưng thực tế (W*).
Áp dụng công thức: W* = Vngưng.ρngưng (kg)
Trong đó:
•
•
Vngưng: tổng thể tích nước ngưng thu được trong quá trình thí nghiệm (m 3).
ρngưng: khối lượng riêng của nước ngưng (kg/m3)
Ta có: Vngưng = 1519 ml = 1,519 l = 0,001519 m3
Tiến hành tra bảng khối lượng riêng của nước ở nhiệt độ 300C trong sổ tay QTTB
tập 1 ta được ρngưng = 967,8 (kg/m3)
W* = Vngưng.ρngưng = 0,001519 . 967,8 = 1,47 (kg).
3. Đồ thị
- Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa chỉ số Bx và thời gian cô đặc t.
-
Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa lượng nước ngưng thu được và thời gian cô đặc t.
III.
BÀN LUẬN.
1. Tính phần trăm sai số
Tính phần trăm sai số của nồng độ dung dịch sau cô đặc : (%SSxc).
Áp dụng công thức : %SSxc = . 100%
Trong đó:
Xc: nồng độ chất khô trong sản phẩm sau cô đặc theo lý thuyết, (phần khối
lượng).
• X*c: nồng độ chất khô trong sản phẩm sau cô đặc theo thực tế đo bằng chiết
quang kế, (phần khối lượng).
•
Ta có :
X*c = 20,5 0Bx = 0,205 ( phần khối lượng )
Gd = G c + W W = G d - G c
Thể tích dung dịch đường thu được sau cô đặc (Vc) là:
Vc = 3500 ml = 0,0035 m3, Bx = 20,5 xc = 0.205 ( phần khối lượng )
Tiến hành tra bảng khối lượng riêng của dung dịch đường 20,50Bx ở nhiệt độ 200C trong
sổ tay QTTB tập 1 ta được ρc = 1085,10 (kg/m3).
Khối lượng dung dịch đường thu được sau khi cô đặc:
Gc = Vc . ρc = 0,0035 . 1085,1 = 3,798 (kg)
W = Gd - Gc = 6,102 – 3,798 = 2,304 kg
Vậy nồng độ chất khô trong sản phẩm sau cô đặc theo lý thuyết là:
Xc = = = 0,21 (phần khối lượng )
%SSxc = . 100% = . 100 = 2,38 % < 5% vậy đây là sai số không đáng kể.
Tính phần trăm sai số của lượng nước ngưng thu được trong quá trình cô
đặc:
Áp dụng công thức: %SSw = .100%
= .100 = 36,2 % > 10% vậy đây là sai số đáng kể
2. Nguyên nhân sai số lúc thí nghiệm, biện pháp khắc phục.
Nguyên nhân chủ yếu dẫn đến sai số trong thí nghiệm là do
Sai sót trong điều chỉnh áp suất của thiết bị.
Quá trình theo dõi thời gian để tiến hành khuấy dung dịch và đo, đọc kết quả của
người thực hiện thí nghiệm.
- Sai số hệ thống do thiết bị, dụng cụ đo,…
Các nguyên nhân trên đã dẫn đến số liệu kết quả của lượng nước ngưng thu được
không đúng, vì vậy đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa khối lượng nước ngưng thu
được và thời gian cô đặc t thể hiện không đúng quy luật,
-
Biện pháp:
-
Điều chỉnh các thông số của thiết bị, dụng cụ được chính xác, khắc phục, sửa chữa
thiết bị tại các vị trí hư, hở ( không kín ).
Hướng dẫn kỹ lưỡng các thao tác cho người thực hiện một cách chính xác.
Người thực hiện cần chú ý thực hiện thật chính xác các thao tác.
3. Giả sử Gc = Gc* nhưng xc khác xc* vì
- xc* là nồng độ dung dịch thực tế đo bằng chiết quang kế.
-
xc là nồng độ dung dịch tính trên lý thuyết theo công thức: … ko biet
