ZADANIA INŻYNIERIA – RUCH MASY

1. Dana jest równowaga dla roztworu wodór woda równaniem Henry’ego p_A^* = H_XA·w, temp. 30°C. Obliczyć jaki musi być ułamek masowy rozpuszczalnego w wodzie wodoru, jeśli ciśnienie wodoru nad roztworem wynosi 3 atm.

2. Obliczyć współczynniki wnikania masy w fazie ciekłej i parowej podczas rektyfikacji mieszaniny etanol-benzen w kolumnie wypełnionej pierścieniami Rashinga ϕ = 25mm. Kolumna o średnicy 600 mm pracuje w następujących warunkach: natężenia przepływu faz wynoszą: gazowej 25 [kmol/h], ciekłej 18 [kmol/h]. T_śr = 70°C, p = 1 atm. Średni udział molowy składnika lotnego: 0,95 para, ciecz 0,05.

3. Obliczyć ile kg amoniaku w ciągu 1 h może ulec adsorpcji wodą z mieszaniny z powietrzem w kolumnie wypełnionej pierścieniami Rashinga ϕ = 25 m o powierzchni kontaktu A = 4000m². Średnia siła napędowa przenikania masy liczona na fazę gazową Δp_m = 2·10⁴Pa. Obliczone z równań kryterialnych liczb Sherwooda Sh_g = 8, Sh_c = 6000 przy czym wymiarem liniowym w obu liczbach jest średnica pierścieni. W temp 30°C krzywa równowagi jest dana równaniem Ӯ_A^*=1020. Masa i gęstość jak dla czystej fazy.

4. Do współprądowego wymiennika masy dopływa mieszanina powietrza i CO₂ o stężeniu Y_wlot = 5·10^-2 oraz H₂O z CO₂ o X_wlot = 1·10^-2. Znaleźć czy w wymienniku masy będzie odbywać się adsorpcja czy desorpcja CO₂ oraz określić siłę napędową procesu wnikania masy.

5. W temperaturze 30°C otwarto pojemnik z 2kg H₂O o stężeniu X₀ = 1·10^-2. Obliczyć ile CO₂ zdesorbuje.

6. Obliczyć ile kg NH₃ w ciągu godziny może ulec absorpcji wodą. Dane: A = 3000m² , Δp_m = 2·10⁴, Ӯ_A^* = 500, t = 30°C, Sh_c = 400, Sh_g = 7.

7. W naczyniu o średnicy ϕ = 15 cm znajduje się słup wody o wysokości h = 0,5 m. Nad zwierciadłem cieczy znajduje się czysty chlor gazowy w temp 30°C pod ciśnieniem atmosferycznym. Zakładając że w fazie ciekłej następuje dyfuzja masy:

- równomolowa przeciwkierunkowa

- składnika kluczowego przez inert

Obliczyć ilość dyfundującej masy jeśli na dnie naczynia x_Cl2 = 0.

1. Do przeciwprądowego wymiennika masy dopływa mieszanina powietrza i amoniaku o stężeniu Y_wlot = 5·10^-2 oraz woda amoniakalna o stężeniu X_wlot = 3·10^-2. Stężenia amoniaku w strumieniach wylotowych są następujące: Y_wylot = 3·10^-2, X_wylot = 4·10^-2. Krzywa równowagowa w 20°C dana jest równaniem p_A^* = 635x_A. Znaleźć siły napędowe przenikania masy w obu przekrojach oraz średnią siłę napędową.

2. Oblicz ile kmol SO₂ w ciągu godziny może ulec absorcji wodą z mieszaniny z powietrzem w kolumnie wypełnionej pierścieniami Rashinga o średnicy 25mm o powierzchni kontaktu A=4000m². Średnia siła napędowa przenikania masy liczona na fazę gazową Δp =12000 Pa. Sh_g=8 Sh_c=600. Wymiarem liniowym w obu liniach jest średnica pierścienia. Masę molową i gęstość przyjąć jak dla czystej wody.

3. W 40°C otwarto pojemnik z 2 kg wody zawierającej CO₂ o stężeniu X = 0,2. Obliczyć ile amoniaku zdesorbuje z wody.

4. W mieszaninie tlen – azot, znajdującej się pod ciśnieniem atmosferycznym w temp 60°C, stężenie tlenu na dwóch równoległych płaszczyznach oddalonych od siebie o 50cm, wynosi odpowiednio 10 oraz 35% obj. Obliczyć szybkość dyfuzji dla:

- ustalonej dyfuzji przez inert,

- dyfuzji przeciwkierunkowej ekwimolarnej obu składników.

1. Obliczyć współczynniki wnikania masy w fazie ciekłej i parowej podczas rektyfikacji mieszaniny metanol-woda w kolumnie wypełnionej pierścieniami Rashinga ϕ = 35mm. Kolumna o średnicy 700 mm pracuje w następujących warunkach: natężenia przepływu faz wynoszą: gazowej 50 [kmol/h], ciekłej 30 [kmol/h]. T_śr = 80°C, ciśnienie bliskie atmosferycznemu. Średni udział molowy składnika bardziej lotnego (alkohol) w fazach wynosi: 0,98 w parze, w cieczy 0,02.

2. W naczyniu o średnicy ϕ = 10 cm znajduje się słup wody o wysokości h = 1 m. Nad zwierciadłem cieczy znajduje się czysty chlor gazowy w temp 30°C pod ciśnieniem atmosferycznym. Zakładając że w fazie ciekłej następuje dyfuzja masy:

- równomolowa przeciwkierunkowa

- składnika kluczowego przez inert

Obliczyć ilość dyfundującej masy jeśli na dnie naczynia x_Cl2 = 0.