ZALICZENIÓWKA 1

Zad 1. Do zbiornika z mieszadłem o pojemności 5m³ dopływa 2000[kg/h] roztworu soli

Na₂SO₄ o stężeniu 0,5[kgNa₂SO₄/kgH₂O]. W zbiorniku znajduje się roztwór soli Na₂SO₄ o stężeniu 0,3[kmolNa₂SO₄/kmolH₂O]. Gęstość roztworu w zbiorniku wynosi 800[kg/m³]. Oblicz jakie będzie stężenie w zbiorniku po upływie 40min od chwili rozpoczęcia przepływu. Masa zawartości Zbiornika nie ulega zmianie w trakcie procesu. Roztwór w zbiorniku jest idealnie mieszany. M_(Na)=23[kg/kmol] M_(S)=32[kg/kmol] M_(O)=16[kg/kmol]

Dane:

Zad 2. Do kolumny desorpcyjnej z wypełnieniem o powierzchni właściwej 95 [m²/m³] nasypanym na wysokość 4,2m doprowadza się z jednej strony wodny roztwór amoniaku o stężeniu wlotowym X_p=0,075 a na wyjściu X_k=0,0186. Z drugiej strony doprowadza się powietrze o masowej prędkości przepływu 5750[kg/m²h] bez zawartości amoniaku. Stężenie amoniaku w powietrzu wychodzącym z kolumny wynosi Y=0,111.Temperatura procesu 45°C, ciśnienie1[bar], stała Henriego H=2500mmHg. Zakładając prostoliniowość linii równowagi
.Oblicz współczynnik przenikania masy w odniesieniu do fazy gazowej

Zad 3. Propylen z 5% obj. mieszaniny gazowej ma być absorbowane naftą w kolumnie półkowej i przeciw prądowej w temp. 25°C pod ciśnieniem 0,4MPa.Równowagę gaz-ciecz można zapisać Y*_mol=2,1X_Amol. Przewiduje się obniżenie zawartości propylenu w gazie do 2%obj., przy zastosowaniu 1,6 - krotnego nadmiaru nafty w stosunku do ilości minimalnej. Oblicz stężenie końcowe propylenu w cieczy oraz podaj równanie linii operacyjnej.

ZADANIA Z ZAJĘĆ DO KOLOKWIUM 1

Zad. Do zbiornika z mieszadłem zawierającym roztwór NaNO₃ o stężeniu 0,54[kgNaNO₃/kg r-ru] dopływa 150[kg/h] roztworu tej soli o stężeniu 0,15[kmolNaNO₃/kmol r-ru]. Po upływie 30min stężenie roztworu opuszczającego zbiornik wynosi 0,5[kg NaNO₃/kg r-ru]. Oblicz jaka masa cieczy znajduje się w zbiorniku w trakcie procesu wiedząc, że nie ulega ona zmianie.

X_p=54[kgNaNO₃/kg r-ru]

=150[kg/h]

x_mol=0,15

τ=30min

Zad. Do zbiornika z mieszadłem stanowiącego fragment uproszczonej instalacji do produkcji kwasu fosforowego dodaje się w sposób ciągły fosforany wapnia w ilości 4500[kg/h] oraz kwas siarkowy i taką ilość wody żeby tworzony kwas H₃PO₄ miał stężenie 40%mas. Odpowiednia ilość produktów w r-cji opuszcza układ, a całkowita masa zbiornika nie ulega zmianie zakładając stechiometryczny przebieg r-cji i całkowite mieszanie obliczyć jakie będzie stężenie kwasu fosforowego w zbiorniku po 1 godz od chwili początkowej kiedy to zbiornik zawierał 4500kg zawiesiny której fazą ciekłą był 20% H₃PO₄.

Ca₃(PO₄)₂=4500[kg/h]

H₃PO₄=40%mas M(Ca₃(PO₄)₂)=310[kg/kmol]

τ=1h M(H₃PO₄)=98[kg/kmol]

m=4500kg

x_p=20%masH₃PO₄

Ca₃(PO₄)₂+ 3H₂SO₄→2H₃PO₄+ 3CaSO₄

310[kg/kmol]Ca₃(PO₄)₂ - 2·98[kg/kmol]H₃PO₄

4500[kg/h]Ca₃(PO₄)₂ - x [kg/h]H₃PO₄

X=2845,16[kg/h]H₃PO₄

40% - 2845,16[kg/kmol]H₃PO₄

100% - y

Zad. Przez naczynie otwarte podanego kształtu przepływa dołem z małą prędkością stężony kwas siarkowy. Powietrze atmosferyczne o temp.T=20˚C i ciśnienie p=1ata wykazuje wilgotność względną φ=50% znaleźć ile pary wodnej chłonie z powietrza kwas siarkowy po założeniu braku oporu dyfuzyjnego w fazie ciekłej oraz absolutnego spokoju warstwy powietrza znajdującego się w naczyniu o podawanych wymiarach.

współcz. dynamiczny dyfuzji δ_Ai=0,06[kg/mh]

współcz. składnika dyfundującego p_An=17,5[mmHg]

A - H₂O

i - powietrze

δ_Ai=0,06[kg/mh]

p_An=17,5[mmHg]

t = 20˚C

φ=50%

p=1ata = 736[mmHg]

Zad. Na dnie próbówki znajduje się CCl₄ w temp.273K. Nad zwierciadłem cieczy jest słup powietrza o wysokości 20cm ponad krawędzią próbówki przepływa czyste powietrze. Obliczyć ciśnienie cząstkowe par CCl₄ w odległości 15cm od zwierciadła? Ciśnienie pary nasyconej CCl₄ w temp 273K wynosi p_A=4400Pa. Ciśnienie ogólne p_o=0,1MPa.

A - CCl₄

i - powietrze

T=273K

p_A1=4400[Pa]

p=0,1[MPa]

x₁=20

x₂=15

Zad. Do zbiornika dopływa czysty amoniak gazowy o ciśnieniu 1atm w pewnym momencie pobrano próbkę u dołu zbiornika znając zawartość amoniaku 0,05[kgA/kg r-ru]. Znaleźć jaka masa amoniaku jest absorbowana w tym momencie przy zwierciadle oddziałowuje absolutny spokój warstwy cieczy w zbiorniku.

kinetyczny współcz. dyfuzji D_AB=1,79·10^-9[m²/s]

gęstość wody amoniakalnej ρ=880[kg/m³]

p=1atm

z tablicy rozpuszcz. amoniaku w wodzie odczytano x_A1=0,52[kgA/kgH₂O]

x_A=0,05[kgA/kg r-ru]

Zad. Współczynnik dyfuzji pary A w gazie B mierzy się w tzw. Rurce Stefana. Jest to wąska cylindryczna próbówka otwarta na jednym końcu napełniona cieczą A i termostatowana. Składnik B (gaz) wolno przepływa nad otwartym końcem rurki. Faza składnika A dyfunduje z wnętrza ku otwartemu końcowi i mierzy się spadek poziomu cieczy w czasie w t=27˚C D_AB=4,38·10^-5[m³/s] w tej temp prędkość pary benzenu wynosi p_A= 13,34kPa. Pomiar ma trwać 24 godz. Przy ciśnieniu otoczenia p=0,1MPa, gęstość benzenu ρ_A=827,2[Kg/m³]. O ile obniży się poziom benzenu w całkowicie napełnionej rurce.

i - azot

t=27˚C

D_AB=4,38·10^-5[m³/s]

p_A= 13,34kPa

τ=24h=86400s

p=0,1MPa

ρ_A=827,2[Kg/m³]

ZADANIA Z ZAJĘĆ DO KOLOKWIUM 2

Zad. Dla przypadku nasycenia powietrza amoniakiem w skruberze przy niżej podanych warunkach wyznaczyć współczynnik wnikania w fazie gazowej na podstawie podanych wzorów.

g₀=2000[kg/m²h]

t=30˚C

Φ=15mm

ε=0,7

a=330[m²/m³]

η_pow=0,0675[kg/m·h]

δ_Ai^25˚C=0,0545[kg/m·h]

δ_Ai^30˚C=0,0545·

1)Sh=0,054·Re^0,75·Sc^0,5 ρ_e;

2)Sh=0,015·Re^0,9·Sc^0,5

3)Sh=C·Re^0,8·Sc^0,33 CЄ(0,1÷0,2); d_e=1/a

Zad. Obliczyć ile kg CO₂ w ciągu godziny może ulec absorpcji wodą z mieszaniny z powietrzem w kolumnie wypełnionej pierścieniami Raschiga o wymiarach 25x25x4 A=4000m² średnica napędowa różnica ciśnień cząstkowych CO₂ w gazie wynosi ∆p_m=1,47· 10⁴Pa. Obliczone z równań kryterialnych liczby Scherwooda dla fazy gazowej

Sh_G=8,27; Sh_L=657,6.

Przy czym wymiennik liniowy obu liczbach jest średnica pierścienia t=25˚C, stała Henriego H=1,653·10⁸Pa. Masę cząsteczki i gęstość mieszaniny ciekłej można przyjąć jak dla czystej wody. Ciśnienie wynosi 1MPa współczynnik dyfuzji CO₂ w powietrzu w temp procesu wynosi D_AG=1,59·10^-5[m²/s] D_AL=2,03·10^-9[m²/s].

Zad. Do pewnego aparatu absorpcyjnego w którym powierzchnia kontaktu faz wynosi A=0,4496m² dopływa 54[kg/h] powietrza z domieszką amoniaku Y_p=6,95·10^-2 oraz woda która zawiera X_p=3,475·10^-2. Stężenia amoniaku w wypływających strumieniach są odpowiednio równe Y_k=6,275·10^-2 i X_k=3,875·10^-2. Na krzywej równowagowej znaleziono stężenia równowagowe:

X*_p=4,3·10^-2 Y*_p=4,66·10^-2

X*_k=4,075·10^-2 Y*_k=5,66·10^-2

Znaleźć średnie siły napędowe w obu fazach. Liczbę jednostek przenikania masy i współczynnik przenikania masy odniesiony do fazy gazowej biorąc pod uwagę przepływ przeciw i współprądowy przepływ faz.

A=0,4496[m²]

G_i=54[kg/h]

Y_p=6,95·10^-2 Y_k=6,275·10^-2

X_p=3,475·10^-2 X_k=3,875·10^-2

przeciwprądowo

współprądowo

ZADANIA Z ZAJĘĆ DO KOLOKWIUM 3

Zad. (DESTYLACJA) Mieszanina benzen - toluen zawierająca 50%mol benzenu poddawana jest destylacji równo molowej pod ciśnieniem atmosferycznym w celu odpędzenia 40%mol mieszaniny początkowej. Określić skład destylatu cieczy wyczerpanej oraz temperaturę destylacji.

T[˚C]	110	105	100	95	90	85
Xw	0,013	0,125	0,263	0,405	0,582	0,779
Y*D	0,030	0,241	0,462	0,623	0,775	0,898

S=W+D

S_XS=W_XW+D_XD

xs=50%mol=0,5

metoda graficzna

Zad. (ABSORPCJA) W temp.30˚C pod ciśnieniem atmosferycznym dopływa do kolumny absorpcyjnej mieszanka SO₂ z powietrzem. Początkowe stężenie SO₂ w powietrzu wynosi 10%obj, a końcowemu wynosić 0,5%obj. Jako absorbenta używa się czystą wodę. Obliczyć stężenie SO₂ w cieczy opuszczającej absorber oraz zużycie wody w przypadku prowadzenia procesu przeciw i współprądowo. W obu przypadkach przyjąć dwukrotne zużycie wody w stosunku do minimalnego.

x	0,0005	0,001	0,002	0,003	0,005	0,007	0,01
y	0,005	0,0139	0,0352	0,0595	0,111	0,164	0,26

t=30˚C

y_p=10%obj.=y_Amol(p)=0,1

y_k=0,5%obj=y_Amol(k)=0,005

współprądowo

Dla desorpcji:

Stopień absorpcji

Destylacja kotłowa (różniczkowa, okresowa)

S=W+D

S_XS=W_XW+D_XD

Całka Raylaigha

KOLOKWIUM 3

Zad. Destylacji równowagowej poddaje się strumień równo molowy mieszaniny benzen - toluen w ilości 120kmol/h. Oblicz skład produktów destylatu oraz ilość destylatu i wywaru. Jeśli wiadomo, że stopień odparowania wynosi 0,7 α=2,42

Zad. Mieszanina benzen i toluen poddawana destylacji kotłowej. Molowy stopień odparowania wynosi 0,8. W zakresie stężeń występujących w procesie równowagę destylacyjną opisuje równanie Y*_mol=2,3X_mol.Oblicz składy otrzymanych produktów.

Zad. CO₂ zawiera 1%obj etanolu. Proponuje się usunięcie alkoholu przez przeciw prądową absorpcję wodną w kolumnie pułkowej. Woda do absorpcji jest dostarczana z instalacji alkoholu i zawiera 0,01%mol etanolu. Do absorpcji doprowadza się 225[kmol/h] gazu. W warunkach procesu można przyjąć równowagową absorpcję para etanol - woda opisuje równanie Y*_mol=1,0682Xmol. Oblicz minimalne zużycie wody w [kmol/h] przy założeniu stopnia absorpcji 98%. Podać równanie linii operacyjnej.

---