Файл: Задача 1 3 Задача 2 4 Задача 3 5 Задача 4 7 Задача 5 12 Список литературы 16 Задача 1.docx

Жидкая смесь, состоящая из компонентов А (хлороформ) и В (бензол), содержит С_А= 35 об. компонента А и С_В = 65% об. компонента В. Определить содержание каждого из компонентов в указанной смеси при нормальных условиях в мольных долях и относительную массовую концентрацию.

Решение:

1. Справочные данные:

- молярная масса веществ

;

;

- плотности веществ при н.у.

кг/м³;

кг/м³;

2. Мольная доля компонента смеси представляет собой отношение количества вещества компонента к общему количеству вещества смеси:

3. Находим количества веществ:

кмоль;

кмоль;

4. Мольные доли компонентов:

5. Относительная массовая концентрация:

кг хлороформа на 1 кг бензола.

Задача 2

Влажный воздух с температурой t₀ = 25 ºС и относительной влажностью φ₀ = 80% нагревается в калорифере до температуры t₁ = 140 ºС. Определить влагосодержание, теплосодержание, плотность и удельный объём воздуха на входе и выходе из калорифера. Атмосферное давление 760 мм рт. ст.

Решение:

1. Справочные данные:

- давление насыщенного водяного пара при температуре 25℃ равно – р₀=23,77 мм.рт.ст. или 3169 Па.

2. Начальное влагосодержание:

кг/кг сухого пара;

3. Теплосодержание:

кДж/кг

4. Плотность влажного воздуха:

кг/м³;

5. Удельный объем воздуха:

6. Параметры на выходе из калорифера:

- изменение состояния воздуха при нагревании его в калорифере происходит при постоянном влагосодержании, то есть

=0,0164 кг/кг.

- теплосодержание нагретого воздуха:

кДж/кг

Находим

по таблице свойств насыщенного водяного пара в зависимости от температуры

При t₁ = 140;

=3,685 кгс/см³ = 3,685*9,81*10⁴=361498,5

Плотность влажного воздуха равна:

кг/м³

Задача 3

Определить коэффициент массопередачи в водяном скруббере при поглощении из газа диоксида углерода по следующим данным. В скруббер поступает G = 4600 м³/ч газовой смеси при рабочем давлении и температуре. На скруббер подаётся Q = 620 м³/ч чистой воды, начальное содержание СО₂ в газе Х_н = 29,7% (об.). Конечное содержание СО₂ в газе Х_к = 0,38% (об.). Давление в скруббере Р_абс = 160·10⁴ Па. Температура t = 23ºС. В нижнюю часть скруббера загружено 3 т керамических колец 50×50×5 мм. В верхнюю часть загружено 17 т колец 35×35×4 мм. Коэффициент смоченности считать равным 1.
Решение:

1. 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 2475,72/44=56,27 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:

;

Средняя движущая сила для всего процесса:

кПа;

Коэффициент массопередачи:

кг/м²·ч·кПа

Задача 4

В ректификационную колонну непрерывного действия с колпачковыми тарелками поступает смесь ацетон–вода. Исходная смесь поступает в колонну при температуре кипения на тарелке питания, нагреваясь предварительно за счёт теплоты кубового остатка. Колонна работает с запасом флегмы β= 2,2. Дефлегматор колонны охлаждается водой с начальной температурой t₁ = 15ºС и конечной температурой t₂ = 50ºС. Расход исходной смеси F = 1300 кг/час. Определить число действительных тарелок и расход охлаждающей воды в дефлегматоре.
Таблица 1 – Исходные данные

Величины	Варианты
Величины	4
F, кг/час	1300
Запас флегмы β	2,2
Состав исходной смеси:
вода, % вес	80
ацетон, % вес	20
Состав кубового остатка:
вода, % вес	99,0
ацетон, % вес	1,0
Состав дистиллята:
вода, % вес	1
ацетон, % вес	99
t₂, ºС	55
t₁, ºС	10

Решение:

Справочные данные состава жидкости (х) и пара (y) по наиболее высококипящему компоненту (ацетону) представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Состав жидкости (х) и пара (y) по наиболее высококипящему компоненту

X	0	5	10	20	30	40	50	60	70	80	90	95	100
Y	0	63,9	76,3	82,7	84,5	85,7	86,7	87,7	88,7	89,8	92,7	96,2	100
t,°C	100	77	69,1	64,3	62,4	61,2	60,2	59,3	58,4	57,6	56,8	56,5	56,1

Рисунок 1 - Диаграмма t-x,y для смеси ацетон - вода
Материальный баланс колонны

1. Производительность колонны по дистилляту и кубовому остатку
Таблица 6 - Температуры кипения и молекулярные массы разделяемых компонентов