Lämmönsiirto levylämmönvaihtimella

Työn tarkoitus

Oli tutustua levylämmönvaihtimen rakenteeseen ja toimintaan sekä määrittää lammönvaihtimen lämäpöarvot

Työ välineet

Levylämmönvaihdin 

Työn suoritus

Laskettiin kylmää ja kuumaa vettä levylämmönvaihtimeen, ja laskimme kylmän veden virtauksen kun se oi 80%, 60%, 40% ja 30% maksimivirtauksesta. 

Suoritimme läämmönvaihtimen koeajon kylmän ja kuuman veden maksimivirtauksella sekä neljä muuta koetta, joissa kylmän veden virtaus on 80%, 60% 40% ja 30% maksimivirtauksesta.

Mittasimme kuuman ja kylmän beden sisään- ja ulosmenolämpötilat ja merkitsimme ne taulukkoon.

Tulokset

Kylmä vesi

Lämppötila             Virtaus      massa-

Sisään - Ulos     Tilavuuus-      virta kg/s   

°C          °C        virta l/min         0,33

16           30        20                   0,26

14           33        16                   0,2

15           32        12                   0,13

16           44         8                    0,1

17           46         6

Kuuma vesi

Lämppötila             Virtaus      massa-

Sisään - Ulos     Tilavuuus-      virta kg/s  

°C           °C       virta l/min

30           33        17                   0,28

54           33        16                   0,26

52           34        12                   0,21

55           40        18                   0,3

55           48        17                   0,28

Arviointi

Työ oli suhteellisen helppo eikä ollut ongelmia.

                OLUEN KATKEROAINEMÄÄRITYS

Työn tarkoitus
Selvittää oluen katkeroainepitoisuus. Harjoitella UV/VIS -analysaattorin käyttöä.

Työssä tarvittiin 
- 2 kpl 100 ml hiostulpallisia erlemeyer -pulloja
- 2 kpl 100 ml mittalaseja
- 3 kpl kvartsikyvettejä
- lasisia täyspipettejä 
- 2 kpl lasisia Pasteur -pipettejä
- 250 ml dekantteri
- Iso-oktaani liuosta
- 6 molaarista suolahappoa
- ultraääni haudin
- 2 kpl magneetti sekoitinta
- UV/VIS -analysaattori

Työn suoritus
Ensiksi kaadettiin olutta n. 50ml dekantteri lasiin ja laitettiin se ultraäänihauteeseen sonikoitumaan. Pestiin erlenmeyerit ja laitettiin ne uuniin kuivumaan hetkeksi. Olut oli hauteessa n. 20 min. että siitä poistui hiilidioksidi. Sonikoitua olutta pipetoitiin molempiin erlenmeyereihin 10 ml , lisättiin 0,5 ml 6 molaarista suolahappoa, 20 ml iso-oktaania jotka suljettiin ne hiostulpilla.
Erlenmeyerit laitettiin sekoittumaan n. 15 min. ja sekoituksen jälkeen ne otettiin pöydälle hetkeksi, että emulsio asettui. Sitten näytteet kaadettiin kahteen eri mittalasiin ja pipetoitiin kummastakin näytteestä iso-oktaanikerrosta (läpinäkyvä ylin kerros) lasisella Pasteur -pipetillä n. 10 ml kvartsikyvetteihin ja otettiin myös nollanäyte puhdasta iso-oktaania yhteen kvartsikyvettiin.
Sitten näytteet laitettiin UV/VIS -analysaattoriin ja sen aaltopituudeksi 275 nm. Nollattiin analysaattori iso-oktaanilla ja sitten mitattiin näytteiden absorbanssit.

Tulokset
Tuloksen lasku: Katkeroainepitoisuus (EBU) = 50 x A275
Tulosten arviointi:
- miedosti humaloitu <20 EBU
- keskiasteisesti humaloitu 20-25 EBU
- voimakkaasti humaloitu >25 EBU

Näytteiden absorbanssit:
1. näyte: 0,559
2. näyte 0,487

Näytteiden katkeroainepitoisuudet:
1. näyte 27,95 EBU
2. näyte 24,35 EBU
KA: 26,15 EBU

Olut oli voimakkaasti humaloitua ja työ onnistui hyvin.

Oluen väri

Oluen väri syntyy maltaista jo varhain oluen mallastus vaiheessa ja siihe vaikuttaa, mallas laadun ohella, voimakkaasti myös loppukuivauksen lämpötila.

Työn suoritus

Oluesta poistetaan hiilihapot pitämättä sitä 15min ultraäänihauteessa.

Sitten otimme pienen näytteen olutta kvartsikyvettiin ja laitoimme sen UV-Vis spektrofometriin josta saimme oluen katkeruusvärin 

Tulokset

saimme tulokseksi 2,236 ABS joka kerrottiin 25 että saimme oikean tuloksen joka oli 55,9, eli olut oli tumman kuparinen.

Väri

kalpea - 4

vaalea - 7

keltainen - 12

kulta - 16

kullanruskea - 26

kupari - 39

tumma kupari - 47

ruskea - 69

tumma ruskea - 79

Välineet

UV-Vis spektrofotometri

suodatuslaitteisto

Ultraäänihaude

Turpeen kokonaislämmön määritys pommikalometrillä

Työ teoriassa

Määritys tapahtuu sijoittamalla tarkoin mitattu näytemäärä (turve) pommiin, joka täytetään hapella ja suljetaan. Pommi upotetaan tunnettuun vesimäärään, joka on lämpöeristetyssä astiassa. Mitataan alkulämpötila T1, jonka jälkeen palamisreaktio aloitetaan sähkösytytyksellä. Vapautunut lämpöenergia nostaa veden lämpötilan loppuarvoon T2. Lasketaan kokeessa vapautunut lämpöenergia.

Työn suoritus

Aluksi punnitsimme näytteen jonka laitoimme elektronirenkaan pieneen astiaan. Sitten laitoimme 2l vettä kalometriin, jonka jälkeen elektronirengas laitettiin pommikalometriin. Sytytyslanka piti olla nätteen alla siten että se ei osu näytekupin reunaan. Pommin pohjalle laitoimme 1ml ionivaihdettua vettä. Sitten ruuvasimme ulospäästöruuvin kiinni.

Olimme täyttäneet pommin hapella, 30 atm paineeseen, ja vasta sitten laitettiin se kalometriin.

Kalometrissä oli sekoittaja jonka annoimme sekoittaa vettä ensiksi 5 minuuttia, jonka jälkeen luimme alkulämpötilan. Seurasimme lämpötilaa 5min ajan ja merkkasimme lukeman 1min välein.

Pommin räjäytys

Räjäytimme pommin 6min kuluttua kun vesi oli sekoittunut 5minuuttia. Räjäytys tapahtui painamalla mustaa nappia 5 sekuntia jonka jälkeen sytytyslanka lähti palamaan. 

Sen jälkeen otimme ylös lämpötilan tulokset.

Työvälineet
Turve
Pommikalorimetri
Vaaka

Työn tulokset

Alkulämpötila ⁰C

1 min - 26, 028⁰C

2 min - 26, 100⁰C

3 min - 26, 293⁰C

4 min - 26, 275⁰C

5 min - 26, 262⁰C

Räjäytyksen jälkeinen lämpötila ⁰C

45s - 27, 027⁰C

60s - 27, 180⁰C

75s - 27, 416⁰C

90s - 27, 500⁰C

105s - 27, 574⁰C

2 min - 27, 640⁰C

3 min - 27, 809⁰C

4 min - 27, 874⁰C

5 min - 27, 886⁰C

6 min - 27, 887⁰C

Lämpötila ero t = 1,859⁰C

Näytteen lämpöarvon määritys

Hg=näytteen kokonaislämpö cal/g

W=kalometrin astiavakio cal/⁰C = 2416,6 cal/⁰C

m= näytteen massa g

t=todellinen lämpötilan nousu ⁰C

Hg=(t*W)/m

Hg=(1,859x2416,6)/0,959 = 4684,52

Astiavakion määritys 

W=(H*m)/t

W=kalometrin astiavakio cal/⁰C

H=turpeen lämpöarvo cal/g

m=näytteen massa g

t=todellinen lämpötilan nousu ⁰C

W=(4684,52*0,959)/1,859=2416,6 cal/⁰C

Motivalla turpeen lämpöarvo on 21,3 MJ/kg ja me saimme 4684,52 cal/g

Perunan tärkkelyspitoisuuden määrittäminen

Työn tarkoitus:
Määrittää perunasta tärkkelyspitoisuus.

Työn suoritus:

Ensiksi punnittiin noin puolikiloa perunoita, sitten perunat raastettiin ämpäriin johon lisättiin 2 litraa vettä jonka jälkeen annettiin sekoituksen seistä 15 minuuttia.

Sen jälkeen kaadettiin neste siivilän läpi että raaste jäisi siivilälle, huuhdeltiin siivillällä olevaa raastetta niin että tärkkelys saatiin talteen. Annettiin ämpärin olla tunnin verran paikallaan jonka aikana tärkellys laskeutuu pohjaan ja saadaan pinnalla oleva vesi imastua pois niin että pohjalle jäi vain tärkkelys joka kaavitaan dekantteriin, sitten kuivasimme sen lämpökaapissa ja punnitsimme.

Työssä tarvittiin

Ämpäri, siiviliä, perunoita ja raastin

Tulokset

Laskestaan tärkkelyksen saantoprosentti:

(tärkkelyksen paino/perunoidenpaino)x100%

89.69g/500g=0.17938x100%=17.9%

Kartonkien vertailu

Työn tarkoitus

Työn tarkoituksena oli vertailla kahta eri kartonkilajia (a ja b), erilaisilla testeillä.

Mm. Taivutusvastut, palstautumislujuu, neliömassa, paksuus, bulkki, puhkaisulujuus ja repäisylujuus.

Työn tulokset

Taivutusvastus:

Kartonki A: 69

Kartonki B: 322

Tarkoituksena oli määrittää kartongin taivutusvastus, joka tarkoittaa sitä voimaa, jolla vaaditaan taivuttamaan kappaleen tietty kulma.

Palstautumislujuus:

Kartonki A: 55 konesuunta. 60 poikkisuunta.

Kartonki B: 75 konesuunta. 80 poikkisuunta

Tarkoituksena oli irrottaa kerroskartongit toisistaan kone- ja poikkisuunnassa.

Neliömassa:

Kartonki B: 308.6kg/m2

Tarkoituksena oli laskea kartongin neliömassa, leikkaamalla 10 kappalletta 10cm x 10cm kartongin palasta ja laskea niiden painon keskiarvo.

Paksuus:

Kartonki A: 307µm

Kartonki B: 523µm
Tarkoituksena oli mitata molempien kartonkien paksuus, paksuusmittauskoneella.

Bulkki:

Kartonki A:
Kartonki B:

Puhkaisulujuus:

Kartonki A: 537

Kartonki B: 712

Tarkoituksena oli laittaa pieni kappalle hydrauliseen koneeseen, jolla testasimme paineen maksimiarvon jonka kartonki kestää rikkoutumatta.

Repäisylujuus:

Kartonki A: 673

Kartonki B: 1508.25

Tarkoituksena oli leikata 4 kumpaakin kartongin palasta ja testata niiden repäisylujuus.

Oma arviointi

Kartonki B oli kaikinpuolin vankempaa kartonkia jonka myös näkee tuloksista.
Työ oli suhteellisen simppeliä, tuloksien laskenta oli vähän hankalaa aluksi.

Vichyveden Ca-pitoisuus, pH ja sähkönjohtokyky ennen ja jälkeen tislausta

Työn tarkoitus

Tislauksen harjoittelua ja selvittää tislauksen vaikutusta vichyn kalsium pitoisuuteen. Ennen ja jälkeen tislauksen analysoidaan kalsium pitoisuus titraamalla. Harjoiteltiin pH:n ja sähkönjohtokykyn mittauksia

Työssä tarvittiin

Byretti, statiiveja, kouria, kolvi, lämpöhauden, dekkoja, erlenmeyeri, kiehumakiviä, indikaattoriseos, NaOH-liuos, EDTA-liuos.

Työn suoritus

Aluksi laimennettiin EDTA-liuos 0,05 mol/l > 0,02 mol/l. Sekoitettiin 20ml NaOH-liuosta ja 80ml vettä. Sitten tehtiin seos vihcy ja NaOH johon titrattiin EDTA-liuosta tippa kerrallaan niin kauan kun se vaihtaa väriä violetista puhtaan siniseksi. Tämän jälkeen vichystä otettiin pH ja sähköjohtokyky.
Sitten koottiin tislauslaitteisto, kolviin laitettiin 70ml vichyä, kiehumakiviä ja tislattiin. Tisleestä otettiin pH ja sähköjohtokyky. Siitä tehtiin myös kalsium pitoisuus mittaus laittamalla tippa EDTA-liuosta ja se muutti värin siniseksi, eli siinä ei ollut kalsiumia.

Tulokset

pH ennen tislausta = 6,23             
Sähkönjohtokyky  ennen tislausta = 1797µS/cm

pH tislauksen jälkeen = 6,08
Sähkönjohtokyky tislauksen jälkeen 1320µS/cm

X = näytteen Ca-pitoisuus (mg/l)
40,08 = kalsiumin atomipaino (g/mol)
a = titrauksen  EDTA-kulutus (ml) = 2.2 ml 
c = EDTA-liuoksen konsesntraatio (mol/l) = 0,01
V = alkuperäinen näytetilavuus (ml) = 50ml

Kaava

X = 40,08*a*c(1000/V) = X = 40,08*2.2ml*0,01(1000/50) = 1. Ennen 18mg/l 2. jälkeen 2,4ml/l
Virheprosentti = (18-27)/27= 33%

Ca-pitoisuus ennen tislausta 2,2mg/l      Virheprosentti 33%

Tislauksen jälkeen 0,3mg/l

pH ennen tislausta 6,23mg/l

Tislauksen jäälkeen 6,08mg/l

Sähkönjohtokyky 1797µS/cm

Jälkeen 1320µS/cm

                                           Vaahdotus

Työn tarkoitus

Rikastaa talkkikiveä. Laskea rikasteen ja syötteen talkkipitoisuutta.

Työn suoritus

Ensiksi punnitsimme n. 400g talkkikiveä ja laitoimme sen leukamurskaimeen n.0,125 mm raekokoon. Sitten laitoimme kiven planeettakuulamyllyyn, jonka jälkee talkkikiven massa oli 260g. Sen jälkeen laitoimme kiven vaahdotus laitteeseen mutta ensin otimme 2g näytteen talteen talkkikivestä. Muodostimme vaahtoa jota keräsimme talteen keruuastiaan. Vaahdotus aika oli 15min.

1. Suodatimme vaahdon imusuodatuslaitteistolla.

2. Suodin kakusta otetaan 2g näyte ja kuivataan lämpökaapissa 105 c:ssa kellolasilla n. 2 tuntia.

3. Vakiopainotetttiin kaksi posliiniupokasta pitämällä 30min 1000 asteessa hehkutusuunissa jonka jälkeen jäähdytimme niitä 30min eksikaattorissa.

4. Syötteestä ja rikasteesta punnitsimme vakiopainotettuihin upokkaisiin 1g näyte. 

5. Laitoimme upokkaat hehkutusuuniin 30min ajaksi 1000 asteeseen.

6. Punnitsimme ne uudestaan.

Välineet

1. vaahdotuskemikaali: medifroth 300X
2. vaahdotuslaitteisto eli siistauskenno
3. Kuivauskaappi, kellolaseja
4. hehkutusuuni
5.posliiniupokkaita
6. eksikaattori
7. upokaspihdit
8. imusuodatuslaitteisto

Tulokset

mt1 = tyhjä vakiopainotettu upokas (syöte) 14,042g

mt2 = tyhjä vakiopainotettu upokas (rikaste) 14,396g

m1 = syötteen massa 1,0070g

m2 = rikasteen massa 1,0007

m3 = syötteen massa+upokas hehkutusuunin jälkeen 14,7932

m4 = rikasteen massa+upokas hehkutusuunin jälkeen 15,2757

m5 = syötteen massa hehkutuksen jälkeen = m3-mt1 = 14,7932-14042 = 0,751g

m6= syötteen massa hehkutuksen jälkeen = m4 - mt2 15,272-14,396 = 0,879

ms= rikasteen hehkutushäviö = m2-m6 1,007-0751=0,256

mr=rikasteen hehkutushäviö =m2-m6= 1,0007-0,879=0,121g

hehkutushäviö % syöte = (100*ms)/m1 = 25,42%
hehkutushäviö % rikaste = (100*mr)/m2 = 12,01%
talkkipitoisuus % syöte= (48-hehkutushäviö%syöte)*100/43,5 = 51,90%
talkkipitoisuus%rikaste = (48-hehkutushäviö%rikaste)*100/43,5=82,73%