1. Zdefiniuj rodzaje stężeń: CA, YA, yA, wA, WA, uA, U_A

2. Scharakteryzuj pojęcie stanu równowagi wraz z graficzną interpretacją na wykresie uogólnionych stężeń.

Momentem decydującym dla ujęcia liniowego procesów dyfuzyjnego ruchu masy jest znajomość stanów równowagi między obu fazami; tj. gazową i ciekłą. Pod każdorazowym stanem równowagi rozumiany taki skład gazu i taki skład cieczy, jak by się ustawił, gdyby gaz i ciecz pozostawały ze sobą w kontakcie nieukończenia długo. Wartość stężenia danego składnika w jednej fazie jest wtedy związana z wartością stężenia tego samego składnika w drugiej fazie. Najogólniej wyrażamy go prostym związkiem
K-stala równowagi; Z_A-uogólnione stężenie w fazie gazowej S.A.- uogólnione stężenie w fazie ciekłej.

K=Z*_A/S.A.=tgφ

Przykład krzywej równowagi wyrażonej stężeniami uogólnionymi Z_A,S.A. Jeżeli K=const, linia równowagi będzie linią prostą stała równowagi zależy od stężenia, temperatury, ciśnienia k=f(T,P,S.A.)

3. Reguła pól Gibbsse- stopnie swobody

Procesy dyfuzyjne mogą przebiegać w obecności składników obojętnych (inertów) lub bez nich, przy czym w obu fazach mogą zachodzić warunki pod tym względem podobne lub odmienne, również jest rozpatrywanie poszczególnych przypadków z punktu widzenia reguły faz. Reguła ukazuje nam ile parametrów wolno nam przyjąć dowolne, jeżeli rozpatrujemy stan równowagi. Znajomość stanów równowagi jest nieodzowna do obliczanie- między fazowej wymiany. Reguła faz S=І+Z-F I-liczba składników, F- liczba faz, S- liczba stopni swobody. Faza- część układu zupełnie w sobie homogeniczna, którą można od innych oddzielić gdyż jest ograniczona jakąś powierzchnią. Liczba stopni swobody- liczba zmiennych niezależnych, których możemy dowolnie obrać lub zmienić bez zmiany liczby faz. Zmienne to: temperatura, stężenie, ciśnienie. Stężenie swobody- to parametry, które musimy sami obrać by ustabilizował się układ. W procesach przebiegających w układzie gaz-ciecz (2 fazy0liczba stopni swobody będzie odpowiadać liczbie składników.

4. Na wykresie uogólnionych stężeń przedstawić istotę absorbcji i desorbcji.

Absorbcja- zjawisko pochłaniania gazu przez ciecz warunkiem koniecznym jest rozpuszczenie tego gazu w absorbującej go cieczy. Zazwyczaj gaz jest mieszaniną, której jedne składniki są w cieczy rozpuszczalnej i podlegają absorbcji a inne praktycznie nierozpuszczalne zachowują się obojętnie. Desorbcja- proces odwrotny do absorbcji wydzielanie gazu z roztworu.

P₁-absorbcja Z_A >Z_A* P₂-desorbcja Z_A<Z_A* Z_A*- stan równowagi Z_A- stężenie składnika A w fazie gazowej S.A.- stężenie składnika A w fazie ciekłej

5. Wymienić rodzaje dyfuzji z podaniem przykładowego procesu

1) Dyfuzja składnika A przez składnik B, który jest inertem 2)Dyfuzja dwukierunkowa- ekwimolarna składnik A dyfunduje przez B, a składnik B przez A 3)Dyfuzja jednego składnika A przez mieszaninę wielu skłądników inertnych B, C, D- nieruchoma warstwa wieloskładnikowa 4)Dyfuzja wieloskładnikowa dyfuzja składnika A przez BCD dyfuzja BCD przez A a)ustalona b)nieustalona

6. Rodzaje współczynnika dyfuzji z podaniem przykładowego procesu

a)kinetyczny D_A[m²/s] b)dynamiczny δ'_A=D_A*C [kmol/ms] δ_A=D_A*C*M_A [kg/ms]

Najczęściej używa się współczynnik δ'_A Teorie kinetyczne przyjmuje, że D_AB=D_BA tzn: że współ. ten określony jest naturą pewnej pary składników, a więc nie zależy od tego, który z nich dyfunduje z tego wynika również, że: D_ABC=D_BAC, gdyż C=C_A+C_B nie zależy, który ze składników A czy B dyfunduje zatem: δ'_AB= δ'_BA [kmol/ms] natomiast jeśli masę wyrazimy w kg, wtedy δ_AB= δ_BA [kg/ms] gdyż δ_AB
δ'_AB*M_A zaś δ_BA= δ'_AB*M_B stąd δ_AB/δ_BA=M_A/M_B

7. Określić znaczenie jednostki miar wielkości zwartych we wzorze
   D_AB- kinetyczny współ dyfuzji [m²/s] A przez B, T-temperatura, P-ciśnienie, υ_A, υ_B-objętość właściwa w warunkach krytycznych [cm³/mol] M_A,M_B-masa molowa składnika C-wspoł. Koncentracji suma wszystkich składników

8. Sposób obliczenia dynamicznego współczynnika dyfuzji dla przypadku dyfuzji składnika A przez mieszaninę (gazów) składników B, C, D,...N

9. Sposób określenia współczynnika dyfuzji składnika A w fazie ciekłej podać przykładowe metody

Najbardziej uniwersalną metodą jest metoda Wielkego, który proponuje sposób obliczenia współ dyfuzji w piecach oparty na swych badaniach odnośnie zachowania się tzw. grupy dyfuzyjnej F=I/P*η wyprowadzonej z równania Stokesa i Einsteina. Z równania tego otrzymujemy

10. Definicje określenia współczynnika β_Ai- wnikanie masy (az lub ciecz)

Wnikanie masy od rdzenia jednej fazy do powierzchni między fazowej lub odwrotnie, ujmujemy w tej pracy równaniem (1)G'_A=β'_AFΔΠ_A [kmol/s] G_A= β_AFΔΠ_A [kg/s]. Współ. wnikania masy β'_A lub β_A podaje ile masy jakiegoś składnika A wnikanie w jednostce czasu do jednostki powierzchni międzyfazowej (zwierciadło) od rdzenia którejś z faz lub odwrotnie przy module napędowym ΔΠ_A=1 ponieważ β'_A =G'_A/FΔΠ_A [kmol/m²s] β_A =G_A/FΔΠ_A [kg/m²s]. Proces wnikania masy określamy (1) równaniem można zastąpić równoczesną dyfuzję masy przez zastępczą warstwą graniczną i wyrazić wzorem G'_A=(δ'_A/Sc)* FΔΠ_A

Zatem: β'_A= δ'_A/Sc δ'_A-zdolność dyfuzji Sc-zastępcza grubość warstwy zastępczej zależy od natury przepływu Sc=f(w,ρ,η, de) grubość warstwy tym mniejsza im mniejszy będzie przepływ.

11. Określić znaczenie modułów zawartych we wzorze: Sh=CΠ^A₁ Π^B₂(l1/l2)^D dla przepływu wymuszonego burzliwie gazu przez wypełnienie oraz dla spływu cieczy przez wypełnienie

Dla wymuszonego przepływu gazu przez wypełnienie C=0,023, Π₁=Re; A=0,83, Π₂=Sc;B=0,44, l₁=de;D=0, l₂=h zatem Sh=0,023 Re^0,83 Sc^0,44

Spływ grawitacyjny cieczy po wypełnieniu C=0,015, Π₁=Rez; A=0,66, Π₂=Sc; B=0,33, l₁=υ_z; D=0, l₂=h; Sh=0,015Rez^0,66Sc^0,33 dla cieczy Sh= β_AC* υ_z/δ_A

12. Współczynnik przenikania masy

1/K'_A=1/ β'_Ag+η/ β'_AC K'_A-wspoł przenikania masy charakter intensywności transportu masy od rdzenia jednej do drugiej fazy. Β'_Ag- współ wnikania masy w fazie gazowej β'_AC współ wnikania masy w fazie ciekłej. Η- współ zamiennik stężeń wstępnych.

13. Szkic i bilans wymiennika masy

14. Określić znaczenie wielkości we wzorze G_A=kFΔΠ_AM

_k-współ przenikania masy [kg/m²s], F-powierzchnia [m²], ΔΠ_AM-średni moduł napędowy G_A-strumień dyfundujący masy składnika A [kg/s] G'_A[kmol/s]

15. Analityczne i graficzna interpretacja uogólnionego średniego modułu napędowego: wnikanie masy: ΔΠ_AM

Jeśli wartość ΔΠ_A1 ΔΠ_A2 niezbyt się różnią (jedna z nich nie przekracza dwukrotnie drugiej) korzystamy ze średniej arytmetycznej ΔΠ_AM=(ΔΠ_A1+ ΔΠ_A2)/2. W metodzie graficznej na podstawie danych równowagowych sporządzamy wykres linii równowagi i wyrosowujemy linię operacyjną. Znając teraz różnicę stężeń Z_A-Z*_A w poszczególnych przekrojach wyznaczamy odpowiednio wartośc ΔΠ_A i wykreślamy funkcję 1/ ΔΠ_A=f(S_A) powierzchnia pod krzywą

16. Podać tok obliczenia wymiennika masy

a)bilans masowy G'_A=G'_ig(Y_A1-Y_A2)=G'_iC(X_A1-X_A2) G'_A-zaabsorbowana masa składnika A [kmol/h] G'_ig-natężenie przepływu masy gazu [kmol/h] G'_iC-natężenie przepływu masy wody [kmol/h] X,Y-stężenie b)wykres stężeń. Wykreślenie linii operacyjnej i równowagowej wykres ten pozwala się zorientować czy próbne założenia wartości bilansowych są realne. Linia operacyjna i linia równowagi nie mogą się nigdzie spotkać i przecinać. Linia operacyjna-prosta wyznaczona na podstawie stężeń w przekrojach wymiennika (X_A,Y_A). Linia równowagi-prosta, którą wyznaczamy na podstawie stężeń wyznaczonych następująco

linia równowagi f=(X_A,Y*_A) c)próbne określenie przekroju skrubera. Określony prędkość cieczy zraszającej W_o; o natężeniu przepływu danym w równaniu bilansowym d)Współczynnika wnikania masy β_Ag β_AC .a)Przepływ burzliwy gazu przez wypełnienie

δ_AM-kinetyczny współ. dyfuzji δ_AM=D_AM(γ_A)_PT [kg/mh] D_AM-kinetyczny współ. dyfuzji [m²/h] g_o-prędkość masowa [kg/m²h] η-dynamiczny współ. lepkości [kg/mh] a-powierzchnia jednostkowa β_AC-współ. wnikania masy w fazie ciekłej υ_z- z tablic b)Współ. przenikania masy

e)Wyznaczamy średni moduł napędowy ΔΠ_AM

f)powierzchnia wymiennika F=G_A/K_A ΔΠ_A g)Obliczamy wartość powierzchni, którą należy wbudować F*=F/φ h)wysokość warstwy wypełnienia H=V*/γ=F*/af i)Sprawdzamy warunek H<7D j)Sprawdzamy wartość przepływu na zachłystywanie się skrubera k)obliczamy opory przepływu gazu.

17. Krzywa równowagi dla wybranych układów dwufazowych

18. Podać znane rodzaje destylacji

a)destylacja prosta rzutowa )równowagowa) b)destylacja prosta kotłowa 9różniczkowa) c)destylacja ekspansyjna d)destylacja z parą wodną e)destylacja molekularna

19. Przedstawić schemat układ do destylacji prostej rzutowej (równowagowej oraz przebieg procesu na wykresie)

20. Jak w/w tylko, że destylacja prosta kotłowa (różniczkowa)

---