PYTANIA Z I TERMINU

Z czego składa się proces przenikania ciepła przez dwuwarstwową
ścianę płaską - opisz równaniami lub równaniem

Proces przenikania ciepła przez ścianę składa się z trzech etapów: Wnikania ciepła do powierzchni
ściany, przewodzenia ciepła w ścianie i wnikania ciepła z drugiej powierzchni ściany do drugiego
ośrodka.

Przy ustalonym procesie transportu ciepła, proces ten można opisać za pomocą równań:

̇

(

)

̇

(

)

̇

(

)

̇

(

)

Strumień ciepła występujący po lewej stronie każdego z tych równań ma stałą wartość. Po
przekształceniu:

̇

̇

̇

̇

i po dodaniu stronami otrzymujemy: ̇

(

)czyli:

̇ (

)

Współczynnik przenikania ciepła k jest odwrotnością oporu przenikania ciepła złożonego z oporów
wnikania po obu stronach ściany i oporu przewodzenia przez tę ścianę:

Opisz proces filtracji plackowej przy stałej różnicy ciśnień. Wymień
wielkości wpływające na szybkość procesu i opisz go za pomocą
znanego Ci równania

Filtracja- rodzaj filtracji, w której tworzy się placek osadu złożony z osadzonych cząstek
zawiesiny na na warstwie filtrującej lub na podporze filtracyjnej.



Ciśnienie po obu stronach przegrody jest stałe



Z czasem uzyskujemy coraz mniejszy strumień filtratu



Równanie

Wielkości wpływające na szybkość filtratu:



Pole powierzchni filtratu



Zastosowana różnica ciśnień

Wyjaśnij pojęcie aktywności dynamicznej w procesie adsorpcji na
nieruchomym złożu

Proces okresowy jest typowym rozwiązaniem praktycznym i można go rozpatrywać jako proces
dynamiczny, zatem należy mówić o dynamice adsorpcji, a obliczoną wielkością jest czas. Czas
adsorpcji zależy oczywiście od właściwości obu faz biorących udział w procesie, od wielkości złoża, od
stężenia składnika adsorbowanego, od strumienia płynu i wreszcie od temperatury procesu.

Jeżeli proces adsorpcji przebiega w sposób okresowy na złożu i zostanie zakończony w momencie,
kiedy stężenie adsorbowanego składnika na wylocie osiągnie pewną skończoną wartość, to oznacza
to, że pewna część złoża pozostaje niewysycona składnikiem adsorbowanym. Aktywność dynamiczną
złoża, czyli tę, która jest aktywna podczas procesu można zdefiniować równaniem:

 

H

dH

H

a

a

H

H

0

H

d









Określenie aktywności dynamicznej złoża jest bardzo istotne, gdyż znając tę wielkość można obliczyć
czas adsorpcji τ

Ad

.

W układzie dwuskładnikowym przedstaw proces prostej

destylacjirównowagowej na odpowiednim wykresie

Na wykresie, na osi odciętych zaznaczono ułamek molowy składnika lotniejszego A w cieczy
xA lub w parze yA, a na osi rzędnych temperaturę. Temperatura wrzenia czystego składnika
A jestniższa od temperatury wrzenia czystego składnika B. Dolna linia krzywa jest linią cieczy,
a górna –linią pary. S - ciekły surowiec. W – ciecz wyczerpana. D – destylat.

Sformułuj bilans masowy składnika lżejszego w procesie ciągłej
rektyfikacji mieszaniny dwuskładnikowej

S*x

s

=D*x

d

+W*x

w

Wyprowadź równanie opisujące proces prostej destylacji kotłowej dla
mieszaniny dwuskładnikowej

Narysuj schemat przepływu strumieni w kolumnie absorpcyjnej z
recyrkulacją cieczy

Narysuj schemat kolumny absorpcyjnej z oznaczeniem strumieni
(wymiar) i stężeń (wymiar) oraz wyprowadź równanie linii
operacyjnej

Przekształcając otrzymujemy równanie lini
operacyjnej:











































s

inertu

kmol

L

V

inertu

kmol

B

a

skłkładnin

kmol

Y

Y

inertu

kmol

A

a

skłkładnin

kmol

X

X

k

p

k

p

,

,

,

Napisz równanie ciągłości dla przepływu mediów ściśliwych oraz
nieściśliwych

m1=m2 (m ma być z kropką u góry, przepływ masowy)
A

1

*W

1

*ρ

1

=A

2

*W

2

*ρ

2

– ściśliwe media (gazy)

V1=V2 (V ma być z kropką u góry, przepływ objetosciowy)
A

1

*W

1

=A

2

*W

2

– nieściśliwe media (ciecze)

Napisz bilans składnika ekstrahowanego w procesie ekstrakcji
jednostopniowej

CE

BE

x

x

Y



.

oraz

AR

BR

x

x

X



Przy użyciu tych stężeń można napisać bilans procesu ekstrakcji jednostopniowej, w której
otrzymuje się rafinat o stężeniu X oraz ekstrakt o stężeniu Y.

Y

C

X

A

Y

C

X

A

C

S







po przekształceniu:

C

S

Y

X

C

A

X

C

A

Y









Korzystając z wykresu Gibbsa przedstaw proces dwustopniowej
ekstrakcji krzyżowej

Korzystając z równania Bernoullego wyprowadź wzór określający
strumień masy mierzony kryzą pomiarową

Jak zmienia się szybkość suszenia w czasie? - Narysuj odpowiedni
wykres z dokładnym opisem osi i punktów charakterystycznych

Wykres zamiany wilgotności materiału (

̅ ) w zależności od czasu( )

Początkowo obserwuje się prostoliniowy przebieg zależności wilgotności materiału od czasu. Po
obniżeniuwilgotności do wartości ̅

k

(wilgotnośćkrytyczna), obserwuje się zmianę szybkości ubytku

wilgoci. Linia zmian wilgotności dąży asymptotycznie do wartości ̅

R

(wilgotność równowagowa)

która jest wielkością równowagową do bezwzględnejwilgotności powietrza suszącego.

Różniczkując zależność ̅ ( )otrzymuje się szybkość suszenia ( ̅ ) , którą można
przedstawić jako funkcję zawartości wilgoci w ciele stałym.

Dla procesu rektyfikacji ciągłej wyprowadź równanie linii operacyjnej
– chyba górnej.

Za pomocą równań opisz proces przewodzenia, wnikania i
przenikania ciepła przez ścianę płaską



Uwaga PYTANIE na dwóch stronach!!!



Przewodzenie ciepła przez ścianę płaską:



Wnikanie ciepła dla ściany płaskiej:

α-współczynnik wnikania ciepła



Przenikanie przez ścianę płaską:

Przy ustalonym procesie transportu ciepła proces ten można opisać za pomocą

Ostatecznie otrzymujemy:

k-współczynnik przenikania ciepła, można zapisać jako odwrotność oporu
przenikania ciepła

Wyprowadź równanie linii operacyjnej dolnej części kolumny w
procesie rektyfikacji ciągłej

NIE RYSOWAĆ TEGO NA DOLE PO PRAWEJ!!!!

Wyjaśnij jak za pomocą termometru można zmierzyć wilgotność
powietrza

Znając temperaturęsuchego termometru i temperaturę wilgotnego termometru można wyznaczyc
wilgotność, bo zna się wilgotność wzgledna powietrza wilgotnego. Powietrze wilgotne jest wysycone
w 100% woda z wilgotnej waty, więc ϕ=1. Znając oba te parametry można wyznaczyc ten punkt na
wykresie Moliera. Żeby znaleźć wilgotnosc powietrza należy poruszac się po izentalpii od tego punktu
do punktu przecięcia się z temperatura jaka wskazuje suchy termometr.

W procesie filtracji plackowej chcemy utrzymać stałą szybkość
filtracji. Jakie parametry procesu należy kontrolować?

Nalezy sukcesywnie zwiększać różnice ciśnien po obu stronach przegrody filtracyjnej.

Przez rurociąg wyposażony w różne elementy armatury przepływa
gaz lub ciecz. Wyjaśnij, w którym przypadku występują większe opory
przepływu, jeśli oba media płyną z jednakową prędkością?

Większe opory przepływu występują w przepływie cieczy, gdyż ciecz ma większą

gęstość od gazu.

Spowodowane jest to tarciem

płynu o ścianki rury, a także tarciem

wewnętrznym (lepkością).

Przedstaw sposób wyznaczenia liczby stopni teoretycznych w procesie
rektyfikacji ciągłej, w którym R=nieskonoczonosc

Jeśli stosunek orosienia R=∞, to stężenie oparów opuszczających wybraną półkę i stęże nie cieczy
spływającej na tę półkę są sobie równe, np. y

1

=x

2

; y

2

=x

3

itd. Obliczenia rozpoczyna się od najniższej

półki:

Dla półki oznaczonej numerem 1 można napisać:x

lub

lub

Podobnie dla półki oznaczonej numerem 2 można napisać:

lub

lub

I wreszcie dla półki oznaczonej numerem n można napisać:

lub

lub

Po zlogarytmowaniu ostatniej zależności otrzymuje się wzór pozwalający obliczyć ilość półek(stopni)
teoretycznych w kolumnie pracującej przy R=∞:

(

)

lub

(

)

W tym wzorze występują stężenia trudne do zmierzenia lub obliczenia, zatem dogodniej jest zastąpić
je stężeniami w strumieniach opuszczających kolumnę rektyfikacyjną (x

D

, x

W

). Na szczycie kolumny

znajduje się skraplacz zupełny, zatem stężenie cieczy spływającej na półkę n-tą jest stężeniem
destylatu (x

n+1

=x

D

). Z kolei na dole kolumny znajduje się wyparka, która pracuje jak dodatkowa półka,

jeśli zatem stężenie x

1

zostanie zastąpione stężeniem cieczy wyczerpanej x

W

, to we wzorze należy

dodać jedną półkę i ostatecznie otrzymuje się zależność znaną jako wzór Fensky’ego:

(

)

(

)

Narysuj schemat działania kolumny rektyfikacyjnej oraz napisz bilans
cieplny tego aparatu

Aparat wyposażony w półki, zaopatrzony w skraplacz zupełny i wyparkę

BILANS CIEPLNY:

gdzie:

i

F

, i

D

, i

W

-entalpie molowe surowca, destylatu i cieczy wyczerpanej [kJ/kmol],

Qwyp, Qskr - strumień ciepła dostarczany do kotła (wyparki) oraz odbierany w
skraplaczu (deflegmatorze) [W/s].

Narysuj linię operacyjną o maksymalnym nachyleniu i podaj wzór za
pomocą jakiego oblicza się minimalny stosunek strumieni faz w
kolumnie desorpcyjnej

skr

W

D

wyp

F

Q

i

W

i

D

Q

i

S



















Jak można zmierzyć przeciętną prędkośc płynu w rurociągu o
przekroju kołowym?

Kryzą pomiarową( zwężką)- mierząc spadek ciśnienia za przed przewężeniem rury i za
przewężeniem.

Dlaczego powietrze przed wlotem do suszarni jest podgrzewane?
Narysuj takie podgrzewanie na wykresie Moliera

Ponieważ może wtedy pomieścić więcej wilgoci, czyli wchłonąć jej więcej w procesie suszenia.

Czy w procesie prostej destylacji równowagowej można otrzymać
takie same produkty z surowców o różnym składzie bez zmiany
warunków prowadzenia procesu? Odpowiedź uzasadnij na
odpowiednim wykresie.

WYKRESY NIŻEJ
Analizując przebieg procesu na wykresie można zauważyć, że jeżeli zmieni się skład surowca,
ale temperatura procesu T nie ulegnie zmianie, to produkty nie zmienią składu, zmieni się
tylko ichilość. Destylacja równowagowa jest szczególnie przydatna do rozdzielania układów,
dla którychróżnica ułamka molowego w destylacie i w cieczy wyczerpanej jest jak największa.

Aceton ekstrahuje się z wodnego roztworu za pomocą octan etylu w
mieszalniku pracującym jak stopień teoretyczny. Narysuj schemat
procesu na trójkącie Gibbsa oraz napisz Bilans składnika
ekstrahowanego w tym aparacie.

Bilans składników:

F*X

A

= E*X

A

+ R*X

A

F*X

B

= E*X

B

+ R*X

B

F*X

C

= 0 czyli X

C

= 0

Ekstrahowanego: S

BS

= R

BR

+ E

BE

B- Aceton; A- woda; W-octan etylenu

Woda

A

C

B

Składnik pożądany

F

Ek

W

Ekstrahent

R

E

M

TU SIĘ ZACZYNAJĄ PYTANIA INNE NIŻ NA PIERWSZYM TERMINIE

Jak oblicza się spadek ciśnienia podczas przepływu płynu przez
rurociąg wyposażony w różne elementy armatury. Napisz odpowiedni
wzór.

Równanie Darcy-Weisbacha

Gdzie jest współczynnikiem oporu lokalnego[element armatury]

Na wykresie przedstaw przebieg linii operacyjnych w procesie
rektyfikacji ciągłej w którym stosunek orosienia przyjmuje wartość
minimalną.

Linie operacyjne muszą stykać się w punkcie który leży na linii równowagi!

Uzupełnij zapis

R=∞ to n=min

R=R

min

to n=∞

Wyjaśnij pojęcie półki teoretycznej.

Jest to taki obszar kolumny w którym strumienie wypływające osiągają stan równowagi
międzyfazowej y=k*x

Na wykresie Y=f(X) narysuj przypadek gdy kolumna absorpcyjna
zasilana jest najmniejszą ilością cieczy

Zdefiniuj stopień wyabsorbowania w przypadku absorpcji za pomocą
czystej cieczy chłonnej.

Stopień wyabsorbowania można rozumieć jako stosunek ilości (liczności, czasem masy) składnika A,
który został usunięty w procesie do ilości tego składnika, która mogłaby być usunięta w aparacie o
najlepszej sprawności

Przedstaw sposób wyznaczania liczby stopni teoretycznych w procesie
ekstrakcji przeciwprądowej na wykresie kartezjańskim.

Napisz bilans wybranego składnika w procesie ekstrakcji
jednostopniowej.

S*X

s

=R*X

r

+E*X

E

Zdefiniuj wilgotność względną powietrza

.

Na schematycznym wykresie Moliera narysuj przebieg procesu
suszenia w suszarni z recyrkulacją powietrza i podgrzewaczem
zewnętrznym

Sformułuj równanie Bernouliego opisujące wypływ cieczy ze zbiornika
przez ostrokrawędziowy otwór.

Jaki będzie spadek ciśnienia podczas przepływu płynu przez rurociąg
wyposażony w aparaturę boczną.

Równanie Darcy-Weisbacha

Gdzie jest współczynnikiem oporu lokalnego[apratura boczna]

Jak obliczyć skład cieczy wyczerpanej dla procesu prostej destylacji
równowagowej.

X

w

=(S*X

s

-D*X

d

)/W

Schemat instalacji do destylacji różniczkowej w skali laboratoryjnej.

Wypisz mechanizmy ruchu ciepła.

9.Na wykresie przedstaw sposób wyznaczenia liczby stopni
teoretycznych w procesie rektyfikacji ciągłej..,gdy R=niesk

osunek

orosienia R jest równy nieskończoności

Co to jest współczynnik absorpcji

Współczynnik absorpcji jest stosunkiem ilości składnika absorbowanego w cieczy do
ilości tego składnika w strumieniu gazu opuszczającego dowolny stopień teoretyczny.

Wysoka kolumna absorpcyjna została podzielona na 3części
ustawione obok siebie. Narysuj strumienie wpływające itd na
wykresie przedstaw linie operacyjne dla tego układu absorpcji.

liczba Re dla miedzyrurowej przestrzeni

√

rownanie bernouliego dla cieczy doskonalej

rektyfikacja - rownanie skladnika bardziej lotnego

kiedy linia operacyjna absorpcji jest linia prosta – wyjaśnić

charakterystyka sieci rozniaca sie wsp. Oporu

proces, ktory moze byc 1 polka teoretyczna

Jedna półka teoretyczna odpowiada jednemu procesowi destylacji prostej.

rektyfikacja - wykres gdy R jest minimalne

Rektyfikacja - wykres kiedy rozdzielane sa 2 skladniki

12. bilans skladnika w ekstrakcji

S+C=M=E+R
S – masa surowca
C – masa ekstrahenta
M – masa mieszaniny
E – masa ekstraktu
R – masa rafinatu

wymienniki ciepla - napisac bilans