1. Каким образом экспериментально изучают структуру потока в реакторах?
2. Какие требования предъявляются к трассеру?
3. Каковы причины отклонения структуры потока в реакторах от идеальной?
4. Основные допущения о движении потока в реакторе идеального смешения.
5. Какое значение имеет структура потока в реакторе при проведении химической реакции?
Лабораторная работа № 7.
Обогащение минерального сырья.
Флотация
7.1 Цель работы
Целью работы является ознакомление с процессом флотации минерального сырья, а также определение технологических показателей процесса – выхода концентрата, степени извлечения.
7.2 Краткие теоретические сведения
Химические производства стремятся, как правило, применять более концентрированное сырье, что позволяет интенсифицировать процессы и получить продукцию лучшего качества с меньшими затратами.
Содержание полезных компонентов в природном сырье часто бывает недостаточным для его эффективного применения, поэтому производится предварительное обогащение сырья, т. е. повышение содержания в нем ценного компонента. Для обогащения минерального сырья в промышленности применяют следующие способы: грохочение, гравитационное обогащение, электромагнитную и электростатическую сепарацию, флотацию.
Флотация основана на различной смачиваемости минералов водой. Основным показателем смачиваемости минералов служит величина краевого угла смачивания А, образующегося на твердой поверхности вдоль периметра смачивания, т. е. вдоль линейной границы раздела «твердое тело – жидкость – воздух».
Положение на границе трех фаз твердое тело – жидкость – газ показано на рисунке 7.1. Жидкость образует с не смачиваемой частью 1 тупой краевой угол А, а со смачиваемой 2 – острый. Силы поверхностного натяжения стремятся выровнять угол жидкости, в результате этого не смачиваемая (гидрофобная) частица выталкивается из жидкости (всплывает), а смачиваемая (гидрофильная) погружается в жидкость. Чем меньше частицы, тем больше отношение их поверхности к общей (массе) и тем сильнее оказывается смачивание. Поэтому флотации предшествует тонкое измельчение минералов в пределах размеров частиц от 0,1 до 0,3 мм. Мелкие гидрофобные частицы всплывают независимо от плотности; таким образом, при флотации нередко всплывают более тяжелые гидрофобные частицы полезного материала, а более тяжелые частицы пустой породы тонут, поскольку они все же тяжелее воды.
Для ускорения флотации применяют ряд технологических приемов. Через смесь твердого измельченного материала с водой пропускают снизу мелкими пузырьками воздух. На границе каждого пузырька с водой происходят уже рассматриваемые явления.
Чем больше несмачиваемость (гидрофобность) частиц минерала и краевой угол А, тем больше периметр прилипания пузырька воздуха к частице и вероятность ее всплытия.
Рисунок 7.1 – Влияние смачивания
Большинство минералов природных руд мало отличаются по смачиваемости друг от друга. Для их разделения необходимо создать условия неодинаковой смачиваемости водой отдельных компонентов породы, для чего применяют разнообразные химические соединения – флотационные реагенты. Они избирательно усиливают или ослабляют смачиваемость водой, а также прилипаемость к пузырькам воздуха взвешенных минеральных частиц. Внесенные в пульпу фотореагенты, называемые собирательными (коллекторами), адсорбируются поверхностью определенного минерала (минералов), образуя гидрофобный адсорбционный слой. Гидрофобизированные частицы прилипают к пузырькам воздуха и поднимаются на поверхности пульпы в пену, находящуюся на поверхности пульпы, и удаляются вместе с ней. Собирателями служат поверхностно-актитвные вещества (ПАВ). Частицы, которые не адсорбируют коллекторы, в частности пустая порода, остаются в пульпе, образуя так называемый камерный продукт.
Минерализированная пена (пенный продукт), которая и дает флотационный концентрат, должна быть устойчивой, плотной и подвижной. Такая пена создается внесением в суспензию пенообразователей, поверхностно-активных веществ, образующих адсорбционные пленки на поверхности пузырьков воздуха. К наиболее эффективным пенообразователям относятся сосновое масло, вспениватели ОПСБ, Т-80 и др. Расход вспенивателей составляет от 25 до 100 г/т.
Для изменения флотируемости минералов путем регулирования действия на их поверхность собирателей применяется группа реагентов, объединяемых под общим названием – модификаторы; к ним относятся депрессоры, активаторы среды. К депрессорам, которые повышают смачиваемость твердых частиц, относятся известь, сульфит натрия и др. Активаторы применяют для активации поверхности; это медный купорос, серная кислота, сульфид натрия и др. К регуляторам среды относят известь, соду, серную кислоту.
В результате подъема пузырьков на поверхность жидкости образуется слой так называемой минерализованной пены, наполненной частицами гидрофобного минерала. Частицы на других, долее смачиваемых минералах, остаются в объеме пульпы во взвешенном состоянии и постепенно опускаются вниз.
Однако динамическая пена, создаваемая только за счет гидродинамических условий (барботажа), легко разрушается, пузырьки ее быстро сливаются. Кроме того, природные материалы редко обладают природной флотируемостью, т. е., как правило, мало отличаются по смачиваемости.
Поэтому для создания благоприятных условий флотации в пульпу вводят несколько различных флотационных реагентов. Для увеличения стойкости воздушных пузырьков и образования из них стабильной пены на поверхности пульпы в нее вносят пенообразователи, т. е. поверхностно-активные вещества, образующие адсорбционные пленки на поверхности пузырьков.
Для повышения гидрофобности частиц отдельных минералов в пульпу вводят коллекторы (собиратели), т. е. вещества, которые адсорбируются на одних минералах и не адсорбируются на других. В результате гидрофобные частицы собираются на поверхности пузырьков и всплывают.
Применение флотореагентов-коллекторов позволяет осуществлять флотацию сложного минерального сырья селективно, т. е. последовательно выделять всплывающие фракции концентратов. Для увеличения гидрофильности других минералов, входящих в состав разделяемой породы, к пульпе добавляют подавители, которые подавляют возможность всплытия.
При повторной флотации, проводимой для разделения тех минералов, которые потонули при первой, применяются активаторы – вещества, разрушающие действие подавителей.
В большинстве случаев добавляют еще регуляторы, которые способствуют воздействию других флотационных реагентов.
В зависимости от формы компонентов различают коллективную и селективную флотацию.
Коллективной флотацией называется процесс, при котором получают концентрат, содержащий все полезные компоненты, пустую породу. Коллективный концентрат затем может быть разделен на отдельные составляющие. Это разделение можно осуществлять с помощью избирательной или селективной флотации. При избирательной флотации кроме собирателей и пенообразователей в процесс вводят депрессоры, способные усиливать гидрофильность определенных минералов, препятствуя их всплытию.
Последующим внесением активаторов снимают действие депрессантов и способствуют всплытию минералов, которые в предыдущей стадии флотации погружались в жидкость. Эффективность флотации повышается добавкой регуляторов, изменяющих водородный показатель рН среды и усиливающих воздействие флотореагентов.
Процесс флотации осуществляется во флотационных машинах, где пульпа перемешивается и насыщается воздухом, который диспергируется на мелкие пузырьки.
7.3 Описание лабораторной установки
Лабораторная флотационная установка, схема которой представлена на рисунке 7.2, состоит из станины 1, мотора 2 с мешалкой 3, фарфорового стакана 4 с крышкой 5, ЛАТРа 6 и источника тока 7.
Рисунок 7.2 – Схема лабораторной установки для флотации
7.4 Методика проведения работы
Для проведения процесса флотации берут от 5 до 15 г смеси (по указанию преподавателя), которая состоит из 60 % каолина и 40 % серы; смесь засыпается в фарфоровый стакан, куда добавляется 100 до 300 мл воды (в соответствии с заданием), 0,5 мл олеиновой кислоты, от 1 до 5 мл ПАВ (в соответствии с заданием). В стакан вводят мешалку, закрывают ее крышкой и через ЛАТР, показания которого соответствуют заданию, включают мотор. Смесь интенсивно перемешивают в течение 3–6 мин (по указанию преподавателя). Образующаяся пена с концентратом 2–3 раза собирается в предварительно взвешенный бокс (или чашу Петри) и высушивается при температуре от 100 до 110 0С в сушильном шкафу до постоянной массы; определяется масса высушенного концентрата.
Полученные данные заносятся в таблицу 7.1.
Таблица 7.1 – Экспериментальные данные
Количество смеси до флотации, а, г | Вес концентрата, b, г | Степень извлечения А, % | Выход концентрата | Потери, % |
7.5 Обработка данных
По полученным данным рассчитываются выход концентрата 
и степень извлечения А.
Выход концентрата – процентное отношение массы полученного концентрата к массе взятой для флотации смеси:
(7.1)
где b – масса сухого концентрата (извлеченной серы), г;
а – масса исходного сырья, г.
Степень извлечения – процентное отношение количества извлекаемого элемента к его количеству в смеси:
(7.2)
где b/ – масса извлекаемого компонента в исходной смеси (количество серы в смеси).
Построить зависимость выхода (степени извлечения) от времени перемешивания (или от количества ПАВ, или от количества воды, или интенсивности перемешивания, или природы ПАВ).
7.6 Контрольные вопросы
1. С какой целью проводится комплексная переработка сырья?
2. Что такое обогащение сырья и зачем его применяют?
3. Укажите способы обогащения твердого сырья.
4. Дайте определение флотации, рассеивания, гравитационного разделения, электромагнитной и электростатической сепарации.
5. Укажите значение коллектора, пенообразователя, депрессора, активатора и регулятора среды.
6. Что такое камерный продукт?
7. Укажите основные показатели процесса обогащения сырья.
Лабораторная работа № 8.
Жесткость воды и еЕ определение.
Методы снижения жесткости воды
8.1 Цель работы
Целью работы является ознакомление с методами умягчения воды и определение некарбонатной и карбонатной жесткости, расчет технологических показателей.
8.2 Краткие теоретические сведения
Среди основных факторов, определяющих качество воды, выделяют ее жесткость и кислотность.
Жесткость воды обусловлена наличием в ней преимущественно катионов Са2+ (кальциевая жесткость воды) и Мg2+ (магниевая жесткость воды). Сумма концентраций Са2+ и Мg2+ называется общей жесткостью воды. Она складывается из карбонатной (временной, устранимой кипячением) и некарбонатной (постоянной) жесткости воды. Карбонатная вызвана присутствием в воде гидрокарбонатов Са и Mg. Некарбонатная – наличием сульфатов, хлоридов, силикатов, нитратов и фосфатов этих металлов.
В России жесткость воды определяют в [моль·экв/л]: карбонатная жесткость отвечает той части катионов Са2+ и Мg2+, которая эквивалентна содержащимся в воде анионам HCO3-, некарбонатная – анионам SO42-, NO3- и др. (1 моль·экв/л соответствует 20,04 мг/л катионов Са2+ или 12,16 мг/л катионов Мg2+). В других странах для выражения жесткости воды часто используют так называемые градусы жесткости. Например, 1 градус жесткости (немецкий), соответствующий содержанию 0,001 г СаО в 1 литре воды, равен 0,357 моль· экв/л.
Общую жесткость воды можно вычислить по формуле:
.
Различают воду мягкую (общая жесткость до 2 моль·экв/литр), средней жесткости (от 2 до 10 моль·экв/л) и жесткую (более
10 моль·экв/литр).
Повышенная жесткость воды способствует усилению образования накипи в паровых котлах, отопительных приборах и бытовой металлической посуде, что значительно снижает интенсивность теплообмена, приводит к большому перерасходу топлива и перегреву металлических поверхностей.
Для устранения или уменьшения жесткости воды применяют специальные методы.
а) Термический метод (нагревание) умягчения воды основан на смещении равновесия в сторону образования карбонатов:
.
Однако полностью карбонатную кальциевую жесткость устранить не удается, так как карбонаты кальция, хотя и незначительно (13 мг/л при 18 оС), но все же растворимы в воде.
Вначале образуется сравнительно хорошо растворимый (110 мг/л при температуре 18 оС) карбонат магния, который при продолжительном кипячении гидролизируется с образованием осадка малорастворимого (8,4 мг/л) гидроксида Mg:
.
б) Реагентные методы умягчения воды основаны на обработке ее реагентами, анионы которых образуют с катионами Са2+ и Mg2+ малорастворимые соединения. Сущность известково-содового метода умягчения воды сводится к следующим основным процессам:
Умягчение воды известково-содовым методом применяют при высокой карбонатной и низкой некарбонатной жесткости воды.
Этим методом остаточная жесткость может быть доведена до 0,5–1,0 моль. экв/л.
При умягчении воды содо-натриевым методом ее обрабатывают содой и гидроксидом натрия:
Поскольку сода образуется при взаимодействии NaOH c Ca(HCO3)2, требуемая доза ее значительно уменьшается. Содо-натриевый метод обычно применяется для умягчения воды, карбонатная жесткость которой немного дольше некарбонатной.
в) Фосфатный метод умягчения воды как самостоятельный не применяют в связи с высокой стоимостью реагентов. Фосфаты используют для доумягчения воды после ее обработки другими реагентами, например, известью и содой.
Процесс фосфатного доумягчения воды проводят обычно при температуре свыше 100 оС (термохимический метод). Остаточная жесткость при этом составляет 0,04–0,05 моль·экв/л.
г) Ионообменные методы используют для умягчения воды с преобладанием некарбонатной жесткости воды (Na+-катионирование) или карбонатной (Н+-катионирование).
8.3 Описание лабораторной установки
Схема установки представлена на рисунке 8.1. Основными элементами установки являются: колонки 3 с катионом 4, ротаметры 2, сборники умягченной воды 5.
Рисунок 8.1 – Схема установки
Вода для умягчения подается из водопроводной сети через распределитель 1 и ротаметр 2 в колонку 3 с ионитом 4. Отбор умягченной воды осуществляется при постоянном расходе (заданном преподавателем) и при постоянном уровне воды над слоем ионита. В качестве ионита используется катионит в форме Н+ или Na+. По показаниям ротаметра и тарировочной кривой определяется расход воды через колонку V (л/мин), скорость ее движения (м/с):
,
где А – площадь поперечного сечения колонки, м2.
8.4 Определение жесткости воды
Определение жесткости воды осуществляется комплексометрическим (тригонометрическим) методом.
Трилон В – двунатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты.
Она образует с ионами кальция и магния прочные комплексы.
8.4.1 Определение исходной жесткости
К 100 мл исходной воды добавляют 5 мл аммиачного буферного раствора, рН = 9,0; индикатор хромоген черный (порошок на кончике стеклянной лопаточки). Окраска раствора вино-красная изменяется в конце титрования 0,05Н раствором Трилона В при непрерывном перемешивании на зеленовато-голубую. Титрование проводится по трем пробам.
8.4.2 Определение конечной жесткости
К 100 мл умягченной воды добавляют 1 мл боратного буферного раствора, рН = 12,0; индикатор хромоген черный, титрование проводят раствором Трилона В (0,01Н).
8.4.3 Определение карбонатной жесткости
К 100 мл исходной воды титруют 0,1Н раствором HCl с индикатором метилоранжем до перехода окраски в розовую.
Опытные данные заносятся в таблицу 8.1.
Таблица 8.1 – Экспериментальные данные
Номер пробы | Показания ротаметра | Расход, м3/ч | Скорость подачи, м/с | Количество Трилона В, а, мл | Общая жесткость, моль. экв/л |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
Продолжение таблицы 8.1
Высота столба ионита, м | Время работы слоя, с | Количество кислоты, мл | Жесткость |
Карбонатная, Жк | Некарбонатная, Жн | ||
7 | 8 | 9 | 10 |
8.5 Обработка данных
По полученным результатам рассчитывается общая жесткость исходной (Жис) и умягченной (Жум) воды по формуле
(моль/л),
где а – количество трилона, пошедшего на титрование;
Н – нормальность раствора трилона;
V – объем пробы, 100 мл.
По заданию преподавателя умягчение проводят при различных расходах и строят график зависимости расхода от жесткости воды.
Карбонатная жесткость рассчитывается по уравнению:
(ммоль/л),
где N – нормальность раствора HCl;
b – объем кислоты, затраченной на титрование, мл;
V – объем пробы воды, 100 мл.
Некарбонатная жесткость (Жн) определяется по разности между общей и карбонатной 
.
8.6 Контрольные вопросы
1. По каким признакам классифицируют природу воды?
2. По каким показателям определяют количество воды?
3. Как определяют жесткость воды?
4. Какие методы применяют для уменьшения жесткости воды?
ЛИТЕРАТУРА
1. Общая химическая технология: учебник для студентов химико-технологических специальностей вузов / под ред. проф. . – М.: Высшая школа, 1984. – 263 с., ил.
2. Основы химической технологии: учебник для студентов химико-технологических специальностей / под ред. проф. . – 4-е изд., перераб и доп. – М.: Высшая школа, 1991. – 463 с., ил.
3. Кутепов, химическая технология / , , . – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1990. – 519 с., ил.
4. Общая химическая технология / под ред. проф. . – М.: Химия, 1977. – 400 с., ил.
5. Белоусов, химическая технология: конспект лекций для студентов специальностей 070100 / , , . – Барна1. – 140 с., ил.
6. Расчеты химико-технологических процессов / под ред. проф. . – 2-е изд., перераб. и доп. – Л.: Химия, 1982. – 248 с., ил.
7. Вэйлас, С. Химическая кинетика и расчёты промышленных реакторов / С. Вэйлас. – М: Химия, 1967.
8. Авербух, по общей химической технологии / , . – М: Высш. шк., 1967.
9. Кафаров, моделирование основных химико-технологических процессов / , . – М.: Высшая школа, 1991. – 440 с., ил.
10. Левеншпиль, О. Инженерное оформление химических процессов / О. Левеншпиль. – М.: Химия, 1989. – 624 с., ил.
11. Смирнов, реакторы в примерах и задачах / , ; под ред. чл.-корр. АН СССР . – Л.: Химия, 1977. – 264 с., ил.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Пакет программ на алгоритмическом языке Turbo Pascal
к лабораторным работам
А1 Программа № 1
program lab_1;
uses printer;
label 1;
var k, p,ca0,cb0,kr, t,xp, xp1,h, s,x, xx, r:real;
var i, j:integer;
function f(x:real):real;
var a, b,d, q:real;
begin
a:=k*p/ca0;b:=(cb0-0.5*ca0*x)/(l-0,5*ca0*x);
d:=(l-x)/(l-0.2*x);q:=(1-1/p*sqr(x/(kr*(l-x))))/b;
f:=l/(a*b*d*q);
end;
begin
p:=1.; t:=893;ca0:=0.0;
writeln (1st,'t=',t);
for i:=1 to 5 do begin
{t:=t+40;}
ca0:=ca0+0.05;writeln(1st, 'ca0=',ca0);
x:=0.1;
cb0:=0,21*(l-ca0);
kr:=exp((4905.5/t-4.6455)*ln(10));.
if t<673 then k:=exp(2.3*(21.9-14850/t));
if (t>673) and (t<806) then k:=exp(2.3*(1.66-1230/t));
if t>806 then k:=1.361;
xp:=x; {method simple iteration}
1:xp1:=kr/(kr+sqrt((l-0,5*ca0*xp)/(p*(cb0-0.5*ca0*xp))));
if abs(xp-xp1)>0.0001 then begin
xp:=xpl; goto 1;
end;
{writeln (1st,'t=',t,'kr=',kr, 'xp=',xp, 'k=',k);}
writeln (1st, 'kr=',kr,'xp=',xp, 'k=',k);
x:=0;
while (x<xp) do begin
x:=x+0.1;
h:=0.01*x;{integral}
s:=f(0)+f(x); r:=l/f(x);
xx:=0;
for j:=l to 99 do
begin
xx:=xx + h;
s:=s+2*f(xx);
end;
s:=h/2*s;
writeln (1st,'x=',x, 'tau=',s,'r',r);
end;
end;
end.
А2 Программа № 2
program lab_1;
uses printer;
label 1,2;
var k, p,ca0,cb0,kr, t,xp, xp1,h, s,x, xx, r,dr, lk, v,VR, sr, ca, l:real;
var i, j: integer;
function f(x:real):real;
var a, b,d, q:real;
begin
a:=k*p/ca0; b:=(cb0-0.5*ca0*x)/(l-0.5*ca0*x);
d:=(l-x)/(l-0.2*x); q:=(l-l/p*sqr(x/(kr*(l-x))))/b;
f:=l/(a*b*d*q);
end;
begin
dr:=0.1; lk:=0.4; v:=7.85E-03; VR:=3.14E-03; sr:=pi*sqr(dr)/4;
p:=l.; t:=693; ca0:=0.2;
writeln (1st,'ca0=',ca0);
{ for i:=l to 6 do begin
t:=t+40;
ca0:=ca0+0.05}; writeln (1st,'t=',t);
x:=0.1;
cb0:=0.21*(l-ca0);
kr:=exp((4905.5/t-4.6455)*ln(10));
if t<673 then k:=exp(2.3*(21.9-14850/t));
if (t>673) and (t<806) then k:=exp(2,3*(1.66-1230/t));
if t>806 then k:=1.361;
xp:=x; {method simple iteration}
l:xpl:=kr/(kr+sqrt((l-0.5*ca0*xp)/(p*(cb0-0,5*ca0*xp))));
if abs(xp-xp1)>0,0001 then begin
xp:=xpl; goto 1;
end;
writeln(lst,'kr=',kr, 'xp=', xp,'k=',k);
x:=0;s:=0; ca:=ca0;
while (x<xp) do begin
ca:=ca0*(l-x);
h:=0.01*x:{integral};
s:=f(0)+f(x);
r:=l/f(x);
xx=0;
for j:=l to 99 do
begin xx:=xx+h;
s:=s+2*f(xx);
end;
s:=h/2*s; l:=s*v/sr; if (l>lk) then goto 2;
writeln (lst,'x=',x,'tau=',s, 'r=',r);
writeln (lst, 'l=',l,'ca=',ca);
x:=x+0.1;
end;
2: {end;}
end.
А3 Программа № 3
program lab_2;
USES PRINTER;
var A, T,P0,R0,SIG, V0,Kl, K2,X, HsS, XX, TAU, Q,R:REAL;
L, I,J:INTEGER;
FUNCTION F(X:REAL):REAL;
VARQ, Z:REAL;
BEGIN
Q:=(l-X)/(l/P042*K2*X);
Z:=K1/A*SQRT(Q);
F:=l/Z;
END;
BEGIN
T:=1000; P0:=0.1E-4; R0:=260; SIG:=57E+03; V0:=0.041;
A:=1/(SIG*R0*V0);
K1:=EXP(0.001*(LN(0.325E+06)-48000/T));
K2:=EXP(0.001*(LN(0.53E-10)+58500/T));
WRITELN(LST,' A=',A5'K1=',K1, 'K2=',K2);
FOR L:=l TO 9 DO BEGIN
WRITELN(LST,' PO=',PO);
X:=0; {8:=Р(Х); WRITELN(Т(Х)=*,8);}
FOR I:=1 TO 10 DO
BEGIN
H:=0.01*X;
S:=F(0)+F(X);
XX:=0;
FOR J:=1 TO 99 DO
BEGIN XX:=XX+H;
S:=S+2*F(XX);
END;
S:=H/2*S*3600;
Q:=(l-X)/(l/P0+2*K2*X);
R:=Kl*SQRT(Q)*3600;
WRITELN(LST,' X=',X, 'TAU=',S, 'R=',R);
X:=X+0.1;
END;
P0:=P0+0.1E-4;
END;
END.
А4 Программа № 4
program lab_3;
const m=2;
var k, tau, dtau, са0, сb0, са, сb, сs, сr, z, ха, а, b, с, d, ca1, са2:геа1;
var i, j,N:integer;
var AM, BM, CM, DM:array[l..M] OF REAL;
VAR CAM, CAM1, CAM2, CBM2, CRM, CSM:array[0..M] OF REAL;
begin
N:=2;
k:=0.08;
tau:=600;
ca0:=0.1/N; cb0:=0.1*(N-l)/N;
writeln ('______________________riv____________________');
writeln;
dtau:=0.01*tau;
ca:=ca0; cb:=cb0; cr:=0; cs:=0; t:=0;
writeln('i ca cb cr');
for i:=l to 100 do
begin
z:=k*ca*cb;
ca:=ca-dtau*z;
cb:=cb-dtau*z;
cr:=cr+dtau*z;
cs:=cs+dtau*z;
{t:=t+dtau;}
if (i=10)or(i=20)or(i=30)or(i=40)or(i=50) then writeln(i, ca, cb, cr);
if (i=60)or(i=70)or(i=80)or(i=90)or(i=100) then writeln(i, ca, cb, cr);
end;
xa:=(ca0-ca)/ca0;
writeln ('xa=',xa,'; tau=i*dtau;',' dtau=',dtau);
writeln ('_____________________ ris_____________________');
writeln;
A:=tau*k; B:=(1+tau*k*(cb0-ca0));
с:=-cа0; D:=sqrt(sqr(B)-4*A*C);
cal:=(-B+D)/(2*A);
ca2:=(-B-D)/(2*A);
if cal<0 then ca:=ca2;
ifca2<0 then ca:=ca1;
cb:=cb0/(1+tau*k*ca);
cr:=tau*k*ca*cb;
cs:=сr; ха:=(са0-cа)/са0;
writeln('tau=',tau,' ca=',ca,' cb=',cb);
writeln('cr=',cr,' cs=',cs,' xa=',xa);
writeln('_____________________ris-m __________________');
writeln;
writeln. ('j ca cb cr cs');
cam[0] :=ca0; cbm[0] :=cb0; crm[0] :=0; csm[0] :=0; t:=tau/m;
for j:=l to m do begin
Am[j]:=t*k; Bm[j]:=(l+t*k*(cbm[j-l]-cam[j-l]));
cm[j] :=-cam[j-l]; Dm[j] :=sqrt(sqr(Bm[j])-4*Am[j] *Cm[j]);
caml [j]:=(-Bm[j]+Dm[j])/(2*Am[j]);
cam2[j]:=(-Bm[j]-Dm[j])/(2*Am[J]);
if caml [j]<0 then cam[j]:=cam2[j];
if cam2[j]<0 then cam[j]:=caml[j];
cbm[j]:=cbm[j-l]/(l+t*k*cam[j]);
crm[j] :=t*k*cam[j]*cbm[j];
csm[j]:=crm[j];
writeln (j, cam[j], cbm[j], crm[j], csm[j]);
end;
xa:=(cam[0]-cam[m])/cam[0];
writeln ('m=',m,' xa=',xa);
end.
А5 Программа № 5
program lab_3_l;
var a, b,c, d,a1,b1,kl, k2,t, ca0,cb0,xa, xariv, xaris:real;
var tau, dtau, x, y, y1,ca, cb, cr, cs, cq, cd, friv, fris:real;
var i, j,n:integer;
label 1,11,10,100;
function f(x:real):real;
begin
f:=A*exp(3*ln(x))+b*sqr(x)+c*x+d;
end;
begin
tau:=100; t:=tau;
kl:=1.692E-3; k2:=1.708E-3;
ca0:=l; cb0:=l;
writeln ('______________________riv_______________________');
writeln;
dtau:=0.01*tau;
ca:=ca0; cb:=cb0; cr:=0; cq:=0;
writeln('i ca cb cr cq’);
for i:=l to l00 do
begin
ca:=ca-dtau*(kl *ca+k2*ca*cb);
cb:=cb-dtau*k2*ca*cb;
cr:=cr+dtau*k1*ca;
cq:=cq+dtau*k2*ca*cb;
if (i=10)or(i=20)or(i=30)or(i=40)or(i=50) then writeln (i, ca, cb, cr, cq);
if (i=60)or(i=70)or(i=80)or(i=90)or(i= 100) then
writeln(i, ca, cb, cr, cq);
end;
xariv:=(ca0-ca)/ca0;
writeln ('tau=i*dtau;',' dtau=',dtau);
friv:=cr/ca0;
writeln (' xariv=',xariv,' friv=',friv);
writeln ('____________________ris_______________________');
writeln;
a:=sqr(tau)*kl*k2;
b:=t*k2+tau*kl+tau*k2*cb0;
c:=l-tau*k2*ca0;
d:=-ca0;
al:=0.0l; bl:=cb0;
1:x:=(al+bl)/2;
y:=f(x);
if abs(al-bl)<0.001 then goto 10;
yl:=f(al);
if y*yl<0 then bl:=x else al:=x; goto 1;
10:ca:=x; cb:=cb0/(l+tau*k2*ca);
cr:=tau*kl*ca; cs:=cr;
cq:=Tau*k2*ca*cb; cd:=cq;
xaris:=(ca0-ca)/ca0;
fris:=cr/ca0;
writeln('ca=',ca,'cb=',cb,'cr=’,cr,'cq=',cq);
writeln (' xaris=',xaris,' fris=',fris);
xa:=0.1; while xa<xariv do begin tau:=tau+l;
a:=sqr(tau)*kl*k2;
b:=t*k2+tau*k1+tau*k2*cb0;
c:=l-tau*k2*ca0;
d:=-ca0;
al:=0.01; b:=eb0;
ll:x:=(al+bl)/2;
y:=f(x);
if abs(al-bl)<0.001 then goto 100;
yl:=f(al);
if y*yl<0 then bl:=x else al:=x; goto 11;
100:ca;=x; cb:=cb0/(l+tau*k2*ca);
cr:=tau*kl*ca; cs:=cr;
cq:=Tau*k2*ca*cb; cd:=cq;
xa:=(ca0-ca)/ca0;
end;
fris:=cr/ca0;
writeln (‘________________xa riv = xa ris__________________');
writeln;
writeln ('ха=’,хаriv,' tau riv=',t,' friv=',friv);
writeln (‘ tau ris=',tau,' fris=',fris);
end.
А6 Программа № 6
program lab_4;
var bn0,t, P,k, cb0,ca0,e, xp, x,xx, h,s, Vr, r:real;
var i, j:integer;
function f(x:real):real;
begin
f:=exp(3*LN(l+e*x))*exp(3*LN(T))/k/(sqr(l-x)*(Cb0-
0.5*Ca0*x)*exp(3 *LN(P))); end;
begin
bn0:=0.757;
T:=273; P:=5; k:=1.4E+4;
Cb0:=0.08; Ca0:=0.09; e:=-0.45; xp:=0.8; x:=0;
while (x<xp) do begin
x-x+0.1;
{T:=298+(12.15*x-35.25)/(7.005-0.143*x);
k:=1.4E+4*exp(1.7*LN(293/T));}
h:=0.01*x;{integral}
s:=f(0)+f(x);
xx:=0;
for j:=l to 99 do
begin
xx:=xx+h;
s:=s+2*f(xx);
end;
s:=h/2*s; VR:=bn0*s;
writeln ('x=',x,'Vr=',VR);
end;
end.
А7 Программа № 7
program lab_5;
var y, y1,a1,b1,cp, ca, cb, ca0,cb0,cr0,kt, tau, dtau, ro:real;
var t, t0,tt, tt0,ttk, xa, k,k0,ft, e,r, H,V, x,vt, cpt, cpa, cpr:real;
var i, j,m:integer;
label 1,10;
function f(vt:real):real;
begin
t:=t0; tt:=ttk; ca:=ca0; cb:=cb0; dtau:=0.01*tau;
for i:=l to 100 do begin
k:=exp(ln(k0)-E/(8.31*t));
{ writeln(‘k=’,k,’ca=’,ca,’t’t,'tt=',tt);}
r:=k*ca;
ca:=ca-dtau*r;
cb:=cb+dtau*r;
t:=t+dtau*(H*r+FT*kt/V*(tt-t))/(cp*ro);
tt:=tt+dtau*(ft*kt/(tau*vt*cpt)*(tt-t));
end;
f:=tt-284;
end;
begin
t0:=301; ca0:=1.8; cb0:=0; cr0:=10.8;
cpa:=62; cpr:=53; ro:=1000;
k0:=1.84E+5; e:=4.49E+4; h:=-448E+4; tt0:=284;
ttk:=293; kt:=0.320;
tau:=360; V:=0.283; FT:=14.16; cpt:=4.190;
cp:=ca0*cpa+cr0*cpr;
al:=0,l; bl:=4.5;
l:x:=(al+bl)/2;
y:=f(x);
{ writeln (‘x=’,x,'y=’,y);}
if abs(y)<0.1 then goto 10;
yl:=f(al);
if y*yl<0 then bl:=x else al:=x; goto 1;
10:
writeln (‘t0=',t0);
vt:=x;
t:=t0; tt:=ttk; ca:=ca0; cb:=cb0; dtau:=0.01*tau;
for i:=l to 100 do begin
k:=exp(ln(k0)-E/(8.31*t));
r:=k*ca;
ca:=ca-dtau*r;
cb:=cb+dtau*r;
t:=t+dtau*(H*r+FT*WV*(tt-t))/(cp*ro);
tt:=tt+dtau*(ft*kt/(tau*vt*cpt)*(tt-t));
if (i=10)or(i=30)or(i=50)or(i=100) then writeln(i, ca, t,tt);
end;
xa:=(ca0-ca)/ca0;
writeln(‘vt=',vt,'xa=',xa);
end.
А8 Программа № 8
program lab_5;
var y, yl, al, bl, cp, ca, cb, ca0,cb0,cr0,kt, tau, dtau, ro:real;
var t, t0,tt, tt0,ttk, xa, k,k0,ft, e,r, H,V, x,vt, cpt, cpa, cpr:real;
var i, j,m:integer;
label 1,10; begin
t0:=301; tau:=6912; ca0:=1.8; cb0:=0; cr0:=10.8;
cpa:=62; q>r:=53;ro:=1000;
k0:=1.84E+5; e:=4.49E+4; h:=-448E+4; tt0:=284;
ttk:=293;kt:=0.320;
tau:=360; V:=0.283; FT:=14.16; cpt:=4.190;
cp:=ca0*cpa+cr0*cpr;
t:=t0; ca:=ca0; cb:=cb0; dtau:=0.01*tau;
for i:=l to 100 do begin
k:=exp(ln(k0)~E/(8.31*t));
r:=k*ca;
ca:=ca-dtau*r;
cb:=cb+dtau*r;
t:=t+dtau*(H*r)/(q)*ro);
if (i=10)or(i=30)or(i=50)or(i=100) then writeln(i, ca, t,cp, r); end;
xa:=(ca0-ca)/ca0;
writeln('xa=',xa); end.
А9 Программа № 9
program lab_6;
const n=20;const m=4;
var kl, k2,dt, sl, s2,zm, tsr, edt, za, pa, e,z, p,f:real;
var i:integer;
var c, t:array[l..n] of real;
var al, tmod, fmod: array[l..m] of real;
var 16:text;
begin
assign(16,'c:\tp\oxtlab\16_2.dat');
al[l]:=0; al[2]:=0,03; al[3]:==0.05; al[4]:=0.2;
kl:=0.01; k2:=0.007;
dt:=2;
sl:=0; s2:=0;
reset (16);
for i:=l to n do begin
read(16,t[i],c[i]);
si:=sl+c[i];s2:=s2+c[i]*t[i];end;
zm:=sl*dt;
tsr:=s2/sl; edt:=O; za:=0;pa:=0;
for i:=l to n do begin
e:=c[i]/zm;
edt:=edt+e*dt;
z:=e*(k2/(k2-kl)*exp(-kl*t[i]));
p:=e*(kl/(k2-kl)*exp(-k2*t[i]));
za:=za+dt*z;pa:=pa+dt*p;
{ writeln(i, t[i],c[i]);}
end;
f:=edt-za+pa;
writeln ('tsr(experim)=',tsr,' fs=',f);
writeln ('alfa (model) tsr fs');
for i:=l to m do begin
tmod[i]:=tsr/(l-al[i]);
fmod[i]:=kl*k2*sqr(tmod[i])/((l-al[i])*(l+kl*tmod[i])*(l+k2*tmod[i]));
writeln(al[i],tmod[i],fmod[i]);
end;
close(16); end.
Кравцова ОКсана Юрьевна
ОБЩАЯ ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
Методические рекомендации по выполнению лабораторных работ
для студентов специальностей 240901
очной и очно-заочной форм обучения
Редактор
Технический редактор
Подписано в печать 19.09.07. Формат 60×84 1/16
Усл. п. л 3,43. Уч.-изд. л. 3,69.
Печать – ризография, множительно-копировальный аппарат «RISO TR-1510».
Тираж 50 экз. Заказ 2007–54.
Издательство Алтайского государственного
технического университета.
г. Барна.
Оригинал-макет подготовлен ИИО БТИ АлтГТУ. Отпечатано в ИИО БТИ АлтГТУ.
9.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 |
