- 締切済み
連続蒸留装置
himajin1の回答
- himajin1
- ベストアンサー率43% (184/422)
液体状態の混合液を蒸留塔の中段から加えた場合 中段には、中段の上の段（又はエリア）から落ちてくる液体（１）と、Ｆｅｅｄされた液体状態の混合液（２）の２つの液体が流れ込んで来て、混ざります。（３） そして、中段よりも下の段（又はエリア）から登ってくるガス（４）が、この、（３）の液体に吹き込まれ、混ざります（４）←液体とガスの合計と考えてください。 （４）の混ざり物は、物質収支的に、（１）＋（２）＋（３）を合計した物になります。 熱収支的にも、（１）＋（２）＋（３）を合計したエネルギーを持ちます。 このエネルギーを持って「その中段の圧力（真空度）」での気液平衡状態が決まり、中段から上に登るガス（５）と、中段から下に落ちる液（６）に分かれます。 従って、Ｆｅｅｄされた液体状態の混合液（２）が「その中段の圧力（真空度）」における沸点よりも低い温度で供給された場合、その液体を沸点まで暖め、また、気化させる為にエネルギーを多量に消費しますので、ガスの量的な関係で言うと、 中段よりも下の段（又はエリア）から登ってくるガス（４） よりも、少ない量の 中段から上に登るガス（５） しか発生しません。 また、液体の量的な関係で言うと、 中段の上の段（又はエリア）から落ちてくる液体（１） よりも、 中段から下に落ちる液（６） の方が、ずっと多くなります。 あなたの言葉で言えば、 液体状態の混合液を蒸留塔の中段から加えた場合、その液体を気化させるエネルギーがは、下から登ってくる蒸気（低沸点成分を含む気体）により与えられ、新しい蒸気（低沸点成分を含む気体）が発生します。
関連するQ&A
- 水・エタノールの蒸留についてですが
水・エタノールの蒸留について質問です。 水・エタノール混合液に熱を加えると (1)エタノールだけが蒸発 (2)水・エタノール混合物が一定の比率で蒸発 (3)水だけが蒸発 のどれでしょうか？ (1)水・エタノールだと沸点の違いからエタノールの方が低温で沸騰→蒸気を冷やすことでエタノールが生成だと思ってました。 (2)下記の質問を見ると http://oshiete1.goo.ne.jp/qa1662272.html この混合液は「水：液体(A)＝8:2」の比率の混合気体として沸騰することが可能 と書かれてますが、水・エタノールを沸騰させると、純粋なエタノールではなく水・エタノール混合物が蒸気として出てくるのでしょうか？ (3)共沸についての記述ですが、 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%85%B1%E6%B2%B8 水（沸点100℃）とエタノール（沸点78.3℃）の混合物が沸騰する際、エタノールの濃度が低ければ気相におけるエタノール濃度は液相のそれより高い。ところが、エタノールの濃度が96%（重量%、以下同じ）に達すると共沸混合物となり、気相のエタノール濃度も同じく96%となる。よって蒸留によって水－エタノール混合物のエタノール濃度を96%以上に濃縮することはできない。 とのことが理解できません。この記述だけ見ると「エタノールの濃度が96%（重量%、以下同じ）に達する」というのは、蒸留していって水だけがとんでエタノール濃度が９６％に達するということでしょうか？ よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 化学
- 蒸留再生装置の設計
いつも大変参考にさせて頂いております。 この度、溶剤の蒸留再生装置を設計することになったのですが、キーになる熱計算が全く分からなくノウハウも無いので困っています。 フローとしては…、 →蒸留タンク内で対象溶剤(廃液扱い)をヒーターで熱し気化させる。 →気化した溶剤が熱交換器(コンデンサー？)内に入り、冷却ファンで冷やして再度液化させる。 …という市販品の蒸留再生装置と同じ感じです。 自分の中で必要な項目としては…、 ?対象溶剤を沸点まで上げる熱量＋気化させる熱量とヒーターでＸ時間与える熱量を等しくすればいい。 ?気化した溶剤が熱交換器に入った際、冷却ファンで与える熱量で沸点以下まで温度を下げる、２流体の熱量のやり取りを計算すればいい。 (表面積とかも絡んでくるのでしょうか…？) ?液体から気体になった際に、内圧が膨張するのでそれに耐えうるタンクにする＆内圧を耐えうる範囲内に保つよう熱交換器側で液化する圧力？(体積？)の計算をすればいい。 …と考えているのですが、計算式が掴めなく、参考文献を見ても色々な定数等があり頭がパンクしそうになります…。 上記に合う計算式、更に必要な計算式、計算のフロー等を御教授して頂けないでしょうか？ 宜しくお願いします。
- 締切済み
- 機械設計
- ◆蒸留(沸点・凝縮点)について◆
【1】なぜ複数の物質の混合液は、沸騰する温度と凝縮する温度が異なるのでしょうか。 その2点に差があるから蒸留ができるという基本的な話だと思いますすが、そもそもなぜなんでしょう。 理想的な２成分系で、沸騰曲線(液相線)の温度を越えると混合液は沸騰を始め、逆に凝縮曲線(気相線)より温度が下がると蒸気は凝縮を始めるとのことですが、この状態がいまいち分かりません。 例えばある濃度の2成分混合液(1)が60℃で沸騰したとして、その蒸気(1)の温度は60℃ですよね？ その後蒸気が別の場所で冷却されて沸点液(2)になったとして、それは例えば55℃とかの、混合液(1)より低い沸点で、かつ濃度の高い液になるということですよね？ その液(2)はまた再加熱で55℃の蒸気(２)を発するんですよね？ これを繰り返して濃縮されていくと思っていますが、まずここまで合ってますでしょうか？【2】 【3】また、この物質の場合、例えば風船にこの原液を入れて、60℃まで加熱した後、さらに加熱を続けると仮に蒸気(１)の凝縮点が65℃だとしたら、65℃までの間風船の中の状態は、例えば63℃で温度維持していたとすると、63℃の液と蒸気がいるんですかね？ 65℃になるまで加熱したらやっと全部気体にはなってるんでしょうけれど。 【4】その時６３℃の液は(1)と組成が変わってますよね？ 【5】でも全部気体になってしまえば組成はまた(1)と同じになりますよね？ 【6】沸点の定義は「その液体の蒸気圧が外気(大気)圧と等しくなる時の温度」ということですが、では「凝縮点」の定義は何でしょうか？検索しても「凝縮点」の定義を端的に説明した所はありませんでした。 わかりにくい文書で申し訳ないですが、取敢えず質問箇所を【1】～【6】に分けてみました。 どなたか、分かりやすく解説をお願いします。
- ベストアンサー
- 化学
- 高校化学の問題です。わからないので教えて下さい。
問題 [1] [A] 圧力1.01×10^5Pa下での沸点が、69℃のnx[mol]のヘキサン（成分X）と、98℃のny[mol]の へプタン（成分Y）の混合溶液の場合、それらの気体の状態を理想気体とみなせば、ある温度 での成分X と Yのそれぞれの分圧をpx および pyとすると、混合気体の全圧 pは p=px + py となる。px と pyは、同じ温度でのそれぞれの純粋な液体の蒸気圧pºx と pºyを用いて、この 溶液の蒸気圧pは次の式となる。 p=nx/(nx + ny)×pºx + ny/(nx + ny)× pºy (1) (i)溶液の蒸気圧が外気圧と等しくなると沸騰が始まるが、(ii)このとき生じた混合気体を 理想気体とみなし、これを凝縮できるとすれば、混合溶液の分留の原理を理解することが できる。 問１ 1mol のヘキサン（成分X）と2mol のヘプタン（成分Y）を混合した。 この溶液を1.01×10^5Pa下で全物質量の50%まで蒸留した。 文章[A]の式 (1)および(i)を参考にして、正しい記述を下の（あ）～（か）からすべて選び、 記号で答えよ。（それぞれ理由を書いて下さい。） （あ） 溶液の蒸気圧は純粋成分の蒸気圧より小さいので、沸点は98℃以上である。 （い） 溶液の蒸気圧は純粋成分の蒸気圧より大きいので、沸点は69℃以下である。 （う） 沸点は69℃と98℃の間であり、蒸留開始から終了まで沸点は変化しない。 （え） 沸点は69℃と98℃の間であり、蒸留を続けると沸点が上昇していく。 （お） 蒸留開始時に比べ、蒸留を続けるにつれて、沸騰により生じる混合気体が凝縮した 液体中のヘキサンの割合が増加していく。 （か） 蒸留開始時に比べ、蒸留を続けるにつれて、沸騰により生じる混合気体が凝縮した 液体中のへプタン割合が増加していく。 問２ 文章[A]の(ii)の例として、問１と同じ混合溶液の蒸留を開始した。沸騰開始直後に発生した 混合気体中のヘキサンの分圧をpºxを用いて表せ。 問３ 問２で発生した混合気体が凝縮した液体中のヘプタンのモル分率をpºx とpºy の両者を用いた 式で表せ。 以上、よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 化学
- 冷凍サイクルについて
(1)蒸発時に熱を奪う為に蒸気冷媒を蒸発気化させるのは蒸発器。 (2)液冷媒を作るに必要なのは、気体を液体にする凝縮器。 (3)気体を高圧にし液体にし易くするのが、圧縮機。 そこで、(2)(3)についてですが 空気を冷媒と考え、圧力釜で高温高圧にして、扇風機で冷やすと圧力釜の中身は水になるのでしょうか？ その原理は、温かい空気が冷たいものに触れると露ができますが、これと同じでしょうか？
- ベストアンサー
- 自然環境・エネルギー
- 常圧で，沸点(100℃)以下の水蒸気が存在する理由
こんばんは，よろしくお願いします。 水の状態変化，融点以下なら氷（固体），融点を超えると水（液体），沸点を超えると水蒸気（気体）と教えられた気がするのですが，よく考えてみれば，常温常圧の空気中に，沸点を超えていないにもかかわらず，水蒸気が存在していますよね。飽和水蒸気量以内であれば，水蒸気が存在しているとも習いました。 ここで，ハタと疑問に思いました。常温常圧でなぜ気体の状態の水蒸気が存在できるのか？融点以下でも，そういえば昇華が起きて気体の水蒸気になるとも教えられました。なぜでしょうか？ 私なりに考えてみました。このような考え方でよろしいのかどうか，教えてください。 【私の見解】 融点とは，氷でいることが出来なくなる温度，沸点とは，液体の水でいることが出来なくなる温度。と理解するのが正しい。 だから，融点以上では固定でいることが出来ないが，融点以下で，過冷却の水であったり，水蒸気がが存在することはあり得る。また，沸点以上では固体や液体で存在することが出来ない。だから，沸点に達すると耐えきれないように，液体内部からであっても蒸発がどんどん起こり，気化していく。しかし，沸点以下であっても気体の水蒸気は存在できる。このように理解するのが正しい。 いかがでしょうか。素人の意見に専門家や詳しい方の御意見，御解説をお願いします。
- 締切済み
- 科学