Sprężynki pryzmatyczne i ich HETP (test)

[radius]

Witajcie.
Jakiś czas temu podjąłem się podobnych testów sprężynek pryzmatycznych jak kol. Akas.
Na forum AD opisałem wyniki testów kilku różnych rodzajów sprężynek, jak również zmywaków. Tutaj chciałbym przedstawić wyniki testu sprężynek przysłanych mi przez kol. bolekr. Parametry sprężynek:
wysokość - 3,0-3,3mm
szerokość - 3,6-3,8mm
ciężar właściwy - 935g/dm3
rodzaj materiału - drut ze stali 304, średnica - 0,24mm





Do testów użyłem krótkiej, 40-centymetrowej kolumny szklanej o średnicy wewnętrznej 50mm wraz z miedzianą głowicą Bokakoba za skośnymi półkami. Zdjęcie poniżej.
Wsadem była surówka rozcieńczona do 15%. Grzanie - grzałki o mocy 3600W z miernikiem mocy + regulator napięcia. Wysokość zasypu to zmywak jako podparcie i 12 cm sprężynek lekko "opukanych".
Proces przeprowadziłem następująco:
Po zagotowaniu wsadu, dwukrotnie zalałem kolumnę utrzymując stan zalania przez ok. 1 min. następnie wyregulowałem grzanie do momentu pracy kolumny tuż pod progiem zalania. Stabilizowałem kolumnę 15 minut (mała wysokość zasypu) i odebrałem kropelkowo 50 ml destylatu. Następnie ustawiłem odbiór tak, aby RR wynosił 5:1 i odebrałem próbkę do badania mocy destylatu.
Teraz wyniki:
Próg zalania dla sprężynek wyniósł 2320W co daje moc graniczną 118W/cm2
Moc destylatu - 93,9% (objętościowy) co w przeliczeniu na procent wagowy daje wynik 90,9% i dopiero z tego wyniku można było obliczyć ilość półek teoretycznych dla wypełnienia. Robiąc pierwsze testy uwzględniałem w kalkulatorze wyliczającym ilość pólek, procent objętościowy podobnie jak kol. Akas, co było błędem i popełnianym przez nas obu.
Wracając do meritum; taki procent wagowy daje nam 4,6 półki teoretycznej. Odliczając jedną półkę realizowaną przez kocioł oraz 0,3 półki realizowanej przez zmywak jako podtrzymanie (wysokość półki dla zmywaków wynosi 12 cm), otrzymujemy 3,3 półki co daje wynik HETP = 3,6 cm.
Uprzedzając pytania; pomiar mocy destylatu wykonało dla mnie laboratorium analityczne.

[61gaw]

Wysokość teoretycznej półki dla zmywaków chyba zawyżyłeś i to dość znacznie, ale prawdą jest, że zmywaki bywają różne.
Na zdjęciu widać wyższą wysokość zasypu niż 12cm (jeśli kolumna ma 40cm to zasyp ok. 28cm).

[radius]

@61gaw, przedstawię wynik testu dla zmywaków aby i inni sobie policzyli.
Wysokość wypełnienia dla zmywaków nieczochranych i średnio upakowanych (270 g/l) wynosiła 25 cm. Przy takiej wysokości uzyskałem wynik 92% obj. co w przeliczeniu daje 88,4% wag. Dla takiej mocy kalkulator wylicza 3,1 półki. odliczając jedną półkę realizowaną przez kocioł daje to 2,1 półki. Jaka więc jest wysokość pojedynczej półki dla zmywaków???
Co do zdjęć, to rzeczywiście jest na większą wysokość zasypu, ale to nie ma nic do rzeczy. Robiłem je przy wcześniejszych testach, a tu chciałem tylko pokazać na jakim sprzęcie przeprowadziłem test.

[andrzejg11]

przedstawię wynik testu dla zmywaków aby i inni sobie policzyć.

No to policzyłem i przedstawiam wyniki z metody ThielaMcCabe

Jaka więc jest wysokość pojedynczej półki dla zmywaków???

Proszę sobie policzyć 25 cm / 7 półek w warunkach przepływu strumienia masy przy którym było wykonywane doświadczenie

[man111]

Proszę sobie policzyć 25 cm / 7 półek

i

kalkulator wylicza 3,1 półki

Proszę jaśniej
Kto źle liczy???????

[andrzejg11]

kalkulator wylicza 3,1 półki

Taka uroda dzisiejszych czasów. Co przeczytają w internecie to jest prawdą

[man111]

Czyli wracamy do stwierdzenia, ze zmywak ma wysokość HEPT około 4cm?
Pytam się, bo myślałem, ze ja to mam te jedne zmywaki jakieś specjalne

[radius]

@andrzejg11, to wynika z tego, że kalkulator z homedistiller wylicza błędnie
Co w takim razie z wynikami testów kol. Akasa, który opierał się na tym właśnie kalkulatorze?

kalkulator wylicza 3,1 półki

Taka uroda dzisiejszych czasów. Co przeczytają w internecie to jest prawdą

Opierałem się raczej na testach Akasa a nie na tym co przeczytałem w internecie

[man111]

Mam nadzieję, że wyjaśnicie te różnice w wyliczeniu. Ja się na tych wyliczeniach nie znam, ale w praktyce to ja takich różnic nie odczułem. Patrzyłem przed chwila na ofertę plipek1 na allegro i on na wykresie ma, że zmywaki 6 HETP to 27cm, więc chyba on by wykorzystał do promocji fakt takiego wyliczenia że to by było 3 HETP.

[radius]

Ja również liczę na bardziej szczegółowe wyjaśnienia kol. Akas i andrzejg11.
Moja przygoda z chemią skończyła się jakieś 22 lata temu, więc nie pretenduję do bycia ekspertem w tej dziedzinie. Jedno co wiem to to, że w metodzie McCabe'a i Thiele'go wykorzystuje się stężenia molowe a wyliczona ilość pólek jest ilością dla całkowitego powrotu tzn. bez odbioru.
Mogę wykonać doświadczenie praktyczne w celu sprawdzenia wysokości półki dla zmywaków, jeżeli kol. andrzejg11 wyliczy mi moc destylatu dla 3 pólek teoretycznych ze wsadu 15-procentowego, z refluksem 5:1. Jeżeli oczywiście da się takie wyliczenia zrobić. Podejmuję się takiego doświadczenia Mam trochę czasu i dostęp do laboratorium.

[700]

...Mogę wykonać doświadczenie praktyczne w celu sprawdzenia wysokości półki dla zmywaków... Podejmuję się takiego doświadczenia Mam trochę czasu i dostęp do laboratorium.

Kolego @Radius, ciekawe byłoby porównanie wypełnienia zmywakowego w postaci pociętych ich na sieczkę do klasycznych zmywaków. (tz. nie ciętych) Kilka osób sugerowało iż w tej formie zmniejsza się wysokość półki teoretycznej. Takie doświadczenie potwierdzi bądź obali te twierdzenie.
(Zmywaki cięte na wzór pierścieni Raschiga)

[man111]

To ja poczekam na wyniki

[andrzejg11]

Witam
Z załączonego obrazka łatwo ustalić dla czwartej półki (przyjmując jedną półkę kotła) stężenie molowe wielkości ok. 63,5 %/mol co odpowiada po przeliczeniu na stężenie objętościowe o wielkości 84,91%obj.

A tak w ogóle to proponowałbym Kolegom zapoznać się z arkuszem kalkulacyjnym kol. Studenta-Chemika, który pierwszy na tym Forum opisał ilościowo metodę Thiela-McCabe. Arkusz ten załączam.
Metoda posługiwania się arkuszem:

1. Bierzemy pod uwagę stężenie objętościowe wyjściowe xAW w % - to jest zawartość etanolu w kotle w % na przykład 15%
2.Bierzemy pod uwagę stężenie docelowe xAD w % - czyli to co odebraliśmy na głowicy w % na przykład 92%

3. Tabelka zaznaczona kolorem różowym służy do roboczych przeliczeń stężeń molowych na procentowe. Wpisując kolejne przybliżenia stężeń molowych otrzymujemy wyniki procentowe. I tak wprowadzając stężenie molowe 78,1 otrzymujemy ok. 92% stężenia objętościowego, zaś wprowadzając stężenie molowe 5,2 otrzymujemy 15% stężenia objętościowego. Czyli te stężenia o które właśnie chodzi.

4. Obliczone wartości stężeń molowych wyjściowego i docelowego wprowadzamy odpowiednio w pola zaznaczone xAW i xAD które zaznaczyłem kolorem popielatym.

5. Tabela po lewej stronie (zaznaczona kolorem niebieskim) to dane krzywej równowagi etanol-woda. Z tabelki tej odczytujemy wartość yAW z kolumny para [%mol]. Dla wielkości xAW=5,2 wartość yAW wynosi około 34. Wartość tą wpisujemy do pola zaznaczonego kolorem niebieskim

6. Teraz ustalamy linię operacyjną refluksu w kolorze zielonym. Tak dobieramy zawartość pola RR*x - kolor żółty aby wielkość RR wyliczona w polu zielonym wynosiła tyle ile mamy refluksu w rzeczywistości. Np. dla wielkości RR*x=3,25 obliczony RR wynosi w przybliżeniu 5 (4,97).

7. Od stężenia wyjściowego xAW=5,2 do stężenia docelowego xAD=prowadzimy linię schodkową - pomiędzy krzywą równowagi a linią operacyjną RR - tak jak na rysunku w moim poprzednim poście. Każdy schodek oznacza jedną półkę teoret.

Należy jeszcze pamiętać o tym, że wysokość półki dla kolumny z wypełnieniem zależy nie tylko od rodzaju wypełnienia lecz przy tym samym rodzaju wypełnienia od następujących czynników:

1. Przepływu strumienia masy (mocy grzania)
2. Średnicy kolumny
3. Wysokości partycji wypełnienia

[61gaw]

Kol. andrzejg11 potwierdza (co już wcześniej śmiałem zauważyć), że 12cm dla zmywaków to gruba przesada.

[radius]

Wyliczona z arkusza @Chemika-Studenta (ThieleMcCabe) ilość półek znacznie różni się od wysokości wyliczonej z kalkulatora.

Wychodzi więc na to, że jeżeli próby praktyczne, które zamierzam przeprowadzić potwierdzą się dla zmywaków, cały ten kalkulator oraz wyniki wcześniejszych testów kol. Akasa jak i moich, można będzie o kant dupy potłuc