Файл: Пример Вычислить коэффициент диффузии сероводорода в воде при 50 С. Ответ.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 27.03.2024
Просмотров: 21
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Пример 1. Вычислить коэффициент диффузии сероводорода в воде при 50 °С.
Ответ
Сначала вычислим коэффициент диффузии при 20 °С по формуле:
Для сероводорода. Для воды
А=1 В=4,7, мПа с
табл. 6.3
Подставляем эти значения в формулу:
м²/с.
Вычисляем температурный коэффициент b по формуле
Искомый коэффициент диффузии по формуле равняется
м²/с.
Пример 2. Определить коэффициент массопередачи в водяном скруббере при поглощении из газа диоксида углерода по следующим данным. В скруббер поступает 6000 м3/ч газовой смеси, считая при атмосферном давлении и при рабочей температуре. На скруббер подается 700 м3/ч чистой воды. Начальное содержание диоксида углерода в газе 30% (об.), конечное (в верху скруббера) 0,3% (об.). Давление в скр.уббере рабо = 20 кгс/см2. Температура 20 °С. В нижнюю часть скруббера загружено 4 т керамических колец 50x50X5 мм. Выше загружено 20 т колец 35x35x4 мм. Коэффициент смоченности считать равным единице.
Ответ
Вычислим суммарную поверхность всех колец. Поверхность колец 50x50x5 мм:
м²;
где к/м³ - насыпная плотность насадки из колец 50X50X5 мм, м²/м³ - удельная поверхность насадки (табл. XVII).
Аналогично вычисляем поверхность колец 35x35x4 мм:
м²;
Суммарная поверхность всех колец:
м²;
Определим количество диоксида углерода, поглощенного водой. Начальное количество диоксида углерода в газе (в низу скруббера):
м³/ч;
Количество диоксида углерода в выходящем газе (в верху скруббера):
м³/ч;
Поглощается водой:
м³/ч;
кг/ч т.е 3290/44=748 кмоль/ч
где - 1,976 кг/м3 - плотность СО2 при нормальных условиях; 44 кг/кмоль - мольная масса диоксида углерода
Находим движущую силу процесса абсорбции в низу скруббера.
Парциальное давление диоксида углерода на входе в скруббер
кПа
где кПа - общее давление в скруббере.
Мольная доля СО2 в воде, вытекающей из скруббера:
Коэффициент Генри Е для диоксида при 15 °С равен 0,93·106 мм рт. ст. (табл. ХLI), или 0,124·106 кПа; отсюда парциальное давление диоксида углерода в газе, равновесном с жидкостью, вытекающей из скруббера [уравнение (6.2)]:
кПа;
Движущая сила процесса абсорбции в низу скруббера:
кПа;
Определяем движущую силу процесса абсорбции на верху скруббера.
Парциальное давление диоксида углерода в газе, выходящем вверху из скруббера:
кПа;
Так как вода на орошение скруббера подается чистая, то парциальное давление диоксида углерода в равновесном с водой газе равно нулю; отсюда движущая сила процесса абсорбции на верху скруббера:
кПа;
Средняя движущая сила для всего процесса:
кПа;
Коэффициент массопередачи:
кг/м²·ч·кПа
Пример 3. Из критериального уравнения (6.45) вывести расчетную формулу для определения числа единицы переноса по газовой фазе.
Ответ
Из уравнения
в котором , и выражены в кмоль/(м2-с), получаем
или в соответствии с уравнением (6.43) при
Пример 4. Определить коэффициент массоотдачи для газовой фазы в насадочном абсорбере, в котором производится поглощение диоксида серы из инертного газа (азота) под атмосферным давлением. Температура в абсорбере 22°С, он работает в пленочном режиме. Скорость газа в абсорбере (фиктивная) 0,5 м/с. Абсорбер заполнен кусками кокса ( м2/м3, м3/м3)
1. По уравнению для Нуссельта
где: - постоянная Рейнольдса,
где г = 0,017710-6 Пас – вязкость воздуха (рис. VI)
кг/м³ - плотность воздуха;
- молярная масса азота кг/кмоль
Коэффициент диффузии берем такой же, как в воздухе
м2/с
Prг = Г / (гDг) = 0,017710-3/(1,1611,5710-6) = 1,32
Где Dг = 10,310-6 м2/с – коэффициент диффузии при стандартных условиях
Определяем коэффициент массоотдачи в газовой фазе
м/с
- эквивалентный диаметр, мм.
м
Пример 6.4. В массообменном аппарате, работающем под давлением рабс = 4 кгс/см2, коэффициенты массоотдачи имеют следующие значения:
, . Равновесные составы газовой и жидкой фаз характеризуются законом Генри . Определить: а) коэффициенты массопередачи Ку и Кх; б) во сколько раз диффузионное сопротивление жидкой фазы отличается от диффузионного сопротивления газовой фазы:
Ответ
Приведем уравнение равновесия к виду у* = тх:
Находим коэффициенты массопередачи
Проверка / = 16,4/0,48 = 34 =m;
Отношение диффузионных сопротивлений жидкой и газовой фаз при движущей силе
Такое же отношение будет и при движущей силе Ад;. Диффузионное сопротивление жидкой фазы в 1,9 раза больше сопротивления газовой фазы.
Пример 5. Воздух атмосферного давления при температуре 40 °С насыщен водяным паром. Определить парциальное давление воздуха, объемный и массовый % пара в воздушно-паровой смеси и его относительную массовую концентрацию, считая оба компонента смеси идеальными газами. Атмосферное давление 750 мм рт. ст. Определить также плотность воздушно- паровой смеси, сравнить ее с плотностью сухого воздуха.
Ответ
По табл. XXXVIII находим, что при t = 34 °С давление насыщенного водяного пара составляет 55,32 мм рт. ст. Это давление является парциальным давлением водяного пара в воздушно-паровой смеси, а парциальное давление воздуха равняется:
мм рт. ст
Мольная (объемная) доля водяного пара в смеси:
у = Рп/П = 55,32/750 = 0,0738.
Массовая доля пара:
Относительная массовая концентрация:
кг пара/кг воздуха;
Плотность воздушно-паровой смеси рассчитываем как сумму
плотностей компонентов, взятых каждая при своем парциальном давлении:
кг/м³;
Можно рассчитать плотность смеси иначе. Мольная масса смеси:
кг/кмоль;
Плотность смеси при П = 745 мм рт. ст. и t=40ºC
кг/м³;
Плотность сухого воздуха при тех же давлении и температуре:
Пример 6. Жидкая смесь содержит 65% (мол.) толуола и 35% (мол.) четыреххлористого углерода (ч. х. у.). Определить относительную массовую концентрацию толуола и его объемную массовую концентрацию , (в кг/м3).
Ответ
Относительная массовая концентрация толуола:
где - мольная масса толуола (92 кг/кмоль); то же четыреххлористого углерода (154 кг/кмоль); х - мольная доля толуола.
кг тол/ кг ч. х. у
Чтобы рассчитать объемную массовую концентрацию толуола Си, необходимо знать плотность смеси рсм. Для расчета плотности предварительно найдем массовую долю толуола х.
По табл. 6.2: