Magda Filipczak Grupa IV B
|
Temat : Mieszanie
|
Uwagi oceniającego:
|
Data wykonania ćwiczenia
27.03.2007
|
Data oddania sprawozdania
3.04.2007
|
Podpis i ocena |
Ćwiczenie nr 1
MIESZANIE CIAŁA STALEGO Z CIECZĄ
Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest zbadanie procesu mieszania ciała stałego z cieczą, tj. przebiegu rozpuszczania cukru w wodzie oraz mieszanie w mieszalniku przepływowym.
Wykonanie ćwiczenia
Do zlewki odważyliśmy 65g cukru i wlaliśmy po ściankach 110ml wody. Pobraliśmy z trzech różnych miejsc próbki roztworu i zbadaliśmy ich stężenie za pomocą refraktometru. Umieściliśmy mieszadło laboratoryjne nad powierzchnią cukru i rozpoczęliśmy proces mieszania. Pobieraliśmy próbki (po 20, 40, 60, 90, 120, 180, 240, 300sekundach mieszania) i badaliśmy ich stężenia również przy użyciu refraktometru.
Zestawienie wyników (tabela numer 1)
Lp. |
Czas t [s] |
Stężenie x [%] |
Stężenie względne x |
I |
||||
|
|
x1 |
x2 |
x3 |
X1 |
X2 |
X3 |
|
1 |
0 |
5 |
7,5 |
23 |
0,135 |
0,202 |
0,619 |
0,319 |
2 |
20 |
32,5 |
33,5 |
34 |
0,875 |
0,902 |
0,915 |
0,897 |
3 |
40 |
32,5 |
36,25 |
36,5 |
0,875 |
0,976 |
0,983 |
0,945 |
4 |
60 |
37 |
38,25 |
38,25 |
0,996 |
0,982 |
0,982 |
0,987 |
5 |
90 |
37,75 |
37,75 |
38 |
0,990 |
0,990 |
0,986 |
0,989 |
6 |
120 |
37,75 |
38 |
37,75 |
0,990 |
0,986 |
0,990 |
0,989 |
7 |
180 |
37,75 |
37,75 |
37,75 |
0,990 |
0,990 |
0,990 |
0,990 |
8 |
240 |
37,75 |
37,75 |
37,75 |
0,990 |
0,990 |
0,990 |
0,990 |
9 |
300 |
37,75 |
37,75 |
37,75 |
0,990 |
0,990 |
0,990 |
0,990 |
2. Obliczenia:
przeciętne stężenie składnika w mieszaninie
65g cukru
110ml wody
stężenie względne xi
gdy xi <
lub
gdy xi >
Gdzie: Xi - stężenie względne
xi - ułamek masowy (ew. objętościowy) składnika w próbce
- przeciętne stężenie tego skł. w całej mieszaninie
Indeks mieszania
Poniższe obliczenia przeprowadzono na podstawie podanych wzorów.
dla t = 0s
dla t = 20s
dla t = 40s
dla t = 60s
dla t = 90s
Dalsze obliczenia są identyczne ponieważ stężenie nie ulega już zmianie.
Wyniki umieszczono w tabeli numer 1, a następnie zobrazowano wykresem numer 1.
3. Wnioski:
Wynikiem doświadczenia jest otrzymanie jednorodnej mieszaniny cukru z wodą, o stężeniu 37,75%.
Z wykresu zależności indeksu mieszania od czasu mieszania wynika, że stopień wymieszania wzrasta w miarę upływu czasu. Wzrost ten następuje do wartości indeksu mieszania równej w przybliżeniu jeden (ale nie przekracza tej wartości).
Wartość ta odpowiada zrównaniu się stężeń roztworu.
Ćwiczenie nr 2
MIESZANIE PRZEPŁYWOWE
wykonanie ćwiczenia
do doświadczenia użyliśmy roztwór którego stężenie zmierzyliśmy refraktometrem. Następnie zmierzyliśmy objętość roztworu w kolbie (po przez przelanie zawartości kolby do cylindra miarowego) oraz objętościowe natężenie przepływu (mierząc trzy krotnie czas przepływu 10ml wody). Do kolby wprowadziliśmy mieszadło a nieco powyżej mieszadła wlot rurki perystaltycznej w taki sposób aby mieszadło podczas obrotów nie zawadzało o rurkę. Włączyliśmy papkę i stoper. Przez kolejne minuty pobieraliśmy próbki tak, aby przez czas równy czasowi przebywania pobierać próbki co jedną minutę, a następnie co dwie minuty. W pobieranych próbkach cieczy wypływających przez rurkę z kolby mierzyliśmy stężenie za pomocą refraktometru.
Zestawienie wyników
C0 = 21,5%
Objętość robocza mieszalnika (V) =276ml
Objętościowe natężenie przepływu (
) = 45,1 ml/min
Zastępczy czas przebywania
= 6,12 ≈ 6min
Tabela numer 2
Lp. |
Czas t [min] |
Stężenie xdośw [%] |
Stężenie cdośw g/dm3 |
Y=ln(c) |
cobl |
1 |
0 |
21,5 |
233,86 |
5,45 |
233,86 |
2 |
1 |
19,5 |
210,37 |
5,35 |
198,61 |
3 |
2 |
18 |
192,98 |
5,26 |
168,67 |
4 |
3 |
17 |
181,52 |
5,20 |
143,24 |
5 |
4 |
15,75 |
167,33 |
5,12 |
121,65 |
6 |
5 |
14,75 |
156,08 |
5,05 |
103,31 |
7 |
6 |
13,75 |
144,92 |
4,98 |
87,74 |
8 |
8 |
12,25 |
128,33 |
4,85 |
63,28 |
9 |
10 |
11 |
114,65 |
4,74 |
45,64 |
10 |
12 |
9,5 |
98,44 |
4,59 |
32,91 |
obliczenia
objętościowe natężenie przepływu
t1 = 13,1s
t2 = 13,5s tśr. = 13,3s
t3 = 13,4s
10ml - 13,3s
x ml - 60s
x = 45,1 ml/min
= 45,1 ml/min
zastępczy czas przebywania
min
stężenie doświadczalne
obliczeń dokonano na podstawie tabeli, jeżeli stężenie odczytane w procentach nie jest liczbą całkowitą, odpowiadającą mu wartość c należy obliczyć ze wzoru.
c = (c2-c1)(x-x1)+c1
gdzie: x - otrzymana w doświadczeniu wartość stężenia nie będąca liczbą całkowitą
x1 - stężenie mniejsze od wartości x będące liczbą całkowitą
c1 i c2 - stężania (g/dm3) odczytane z tabeli i odpowiadające wartością stężeń (%)
będących liczbami całkowitymi, najbliższymi x
dla t = 0 min x[%]=21,5
x = 21,5
x1= 21
c1=227,93
c2=239,78
c=(239,78-227,93)(21,5-21)+227,93=233,86
dla t = 1 min x[%]=19,5
x = 19,5
x1= 19
c1=204,54
c2=216,19
c=(216,19-204,54)(19,5-19)+204,54=210,37
dla t = 4 min x[%]=15,75
x = 15,75
x1= 15
c1=158,87
c2=170,15
c=(170,15-158,87)(15,75-15)+158,87=167,33
dla t = 5 min x[%]=14,75
x = 14,75
x1= 14
c1=147,69
c2=158,87
c=(158,87-147,69)(14,75-14)+147,69=156,08
dla t = 6 min x[%]=13,75
x = 13,75
x1= 13
c1=136,59
c2=147,69
c=(147,69-136,59)(13,75-13)+136,59=144,92
dla t = 8 min x[%]=12,25
x = 12,25
x1= 12
c1=125,58
c2=136,59
c=(136,59-125,58)(12,25-12)+125,58=128,33
dla t = 12 min x[%]=9,5
x = 9,5
x1= 9
c1=93,06
c2=103,81
c=(103,81-93,06)(9,5-9)+ 93,05=98,44
obliczenie cobl
dla t = 0 min
dla t = 1 min
dla t = 2 min
dla t = 3 min
dla t = 4 min
dla t = 5 min
dla t = 6 min
dla t = 8 min
dla t = 10 min
dla t = 12 min
współczynniki krzywej doświadczalnej c=A exp(B t) poprzez jej linearyzację ln(c)=ln(A)+B t
Xi |
Yi |
(Xi·Yi) |
Xi2 |
0 |
5,45 |
0 |
0 |
1 |
5,35 |
5,35 |
1 |
2 |
5,26 |
10,52 |
4 |
3 |
5,20 |
15,6 |
9 |
4 |
5,12 |
20,48 |
16 |
5 |
5,05 |
25,25 |
25 |
6 |
4,98 |
29,88 |
36 |
8 |
4,85 |
38,8 |
64 |
10 |
4,74 |
47,4 |
100 |
12 |
4,59 |
55,08 |
144 |
Σ=51 |
Σ=50,59 |
Σ=248,36 |
Σ=399 |
Obliczam współczynniki zlinearyzowanej krzywej (gdzie xi = ti)
ln(A)= 5,4109
A=e5,4109=233,83
Wyniki umieszczono w tabeli numer 2, a następnie zobrazowano wykresem numer 2.
Wnioski
Równanie krzywej doświadczalnej
Równanie krzywej teoretycznej
otrzymane wielkości oraz wykres numer 2 świadczą o tym że przebieg funkcji teoretycznej jest zgodny z wynikami doświadczalnymi. Krzywa teoretyczna i krzywa doświadczalna są do siebie równoległe (jest przesunięcie w czasie).