Probleme anul III
1. Sa se calculeze fora motoare n faza gazoasa la varful coloanei pentru absorbia amoniacului n apa la temperatura t=20oC. Se dau:
- presiunea parial a amoniacului n faza gazoasa: pA,g=0.04 atm; - concentraia amoniacului n apa n care are loc absorbia xA=0.001; - constanta lui Hendry: H=2.74 atm.
2. ntr-o coloan pentru absorbia n apa a SO2 din aer concentraia fazei gazoase care parasete un taler teoretic oarecare este: y=10% vol SO2. Absorbia se face la temperatur constant (t=50oC) i presiunea atmosferic. Coeficientul total la transfer de masa raportat la faza gazoas este Kg=1 kmol/m
2hatm. tiind c 47% din rezistena total la transfer este localizat n faza gazoas s se determine coeficienii pariali de transfer de mas n cele dou filme.
3) Sa se calculeze coeficienii totali de transfer de masa Kg i Kl pentru absorbia SO2 n apa. Se dau: coeficientul parial de transfer de mas n filmul gazos, kg=83.2 kg/m
2h atm;
coeficientul paial de film lichid, kl=0.438 kg/m2h kg/m
3; panta liniei de echilibru
m=3.1510-4atm/kg/m3. Rezolvare
kg
m2h
kg
m3
atm
kg
m3
kg 83.2kg
m2h atm
kl 0.438m 3.1510
4
Ky1
1
kg
m
kl
kg
m2h atm
Ky 78.503
kg
m2h
kg
m3
Kl
1
1
kg m
1
kl
Kl 0.025
Se observa ca rezistenta cea mai mare la transferul de masa este in faza l ichida
4) Sa se calculeze debitul de ap necesar pentru absorbia amoniacului dintr-un amestec NH3-aer, coninnd y1=0.072 amoniac. Gradul de absorbie al amoniacului n coloana este de =98%. Debitul gazelor este Gv=6100 Nm
3/h. Concentraia amoniacului n ap la ieirea din coloan este 82.6% din concentraia de echilibru corespunatoare (X1
*). Se da
ecuaia curbei de echilibru: Y*=11.568 X1.546 n care Y*, X reprezinta rapoartele molare ale amoniacului n faza gazoasa i respectiv, lichida.
5) Intr-o coloan de absorbie cu talere se reine acetona din aer utiliznd ca lichid de absorbie apa. Se dau:
- debitul de gaze: G=1000 Nm3/h; - fracia molar a acetone la intrarea n coloan : y1=0.05; - concentraia acetonei n ap la baza coloanei: c1=5% (greutate); - concentraia acetonei n ap la intrarea n coloan: c2=0.2% (greutate); - ecuaia curbei de echilibru: Y= 1.68X.
S se determine numrul de talere teoretice i reale considernd eficacitatea talerului =0.4.
6) O cantitate de 100 kmol amestec benzen-toluen coninnd 70% mol benzen este supus distilrii simple pn cnd concentraia amestecului ajunge la 20% mol benzen. Se cere s se determine cantitatea final Lf de amestec i concentraia distilatului obinut. Volatilitatea relativa a amestecului este =2.4.
Rezolvare: Se aplica ecuatia:
0
00
1
1lglg
1
1lg
x
x
x
x
L
L f
ff
Se calculeaza termenul din dreapta:
2.4 xo 0.7 xf 0.2 Lo 100
A1
1log
xo
xf
log1 xf
1 xo
A 1.119
LfLo
10A
Lf 7.606 kmol
7) Un amestec benzen- toluen- fierbe la temperatura de 950C si la presiunea de 760 mm
col de Hg. La aceasta temperatura presiunile vaporilor saturanti ai benzenului si
toluenului sunt Pb=1167 mm Hg si Pt=480 mm col Hg. Sa se calculeze compozitia
amestecului de fierbere, considerand ca acesta are o comportare ideala.
Rezolvare: Se aplica conditia pentru punctul de fierbere a unui amestec, considerand
amestecul ideal.
btbb xPxPp 1 Cum toate presiunile sunt date in mm col Hg nu se mai fac alte transformari.
Din inlocuire rezulta xb=0.408, iar xt=1-0.408=0.592. Amestecul care fierbe in conditiile
date contine 40.8% benzen (procente molare) si 59.2% toluen (procente molare).
8) Sa se calculeze compozitiile la echilibru ale lichidului si vaporilor, pentru amestecul
alcool metilic apa la temperatura de 500C: a) la presiunea de 300 mm Hg; b) la presiunea
de 320 mmHg considerand ca amestecul respecta legea lui Raoult. Constantele Antoine
pentru cele doua substante sunt: pentru metanol: A= 8.07246, B=1574.99, C=233.86, iar
pentru apa A= 8.07131 B= 1730.63 C= 233.426
)1(*2*1 11 xPxPp
21
21
PP
Ppx
A1 8.07246 B1 1574.99 C1 233.96t 50
A2 8.07131 B2 1730.63 C2 233.426 p1 300 p2 320
P1 10
A1B1
C1 t
P1 335.691 mm col Hg
P2 10
A2B2
C2 t
P2 92.3 mm col Hg
x1p1 P2
P1 P2
x1 0.853
x2 1 x1 x2 0.147
x11p2 P2
P1 P2 x11 0.936
x22 1 x11 x22 0.064
9) 1000 kmol de amestec binar benzen-toluen continand 30% procente molare benzen se
supune distilarii simple la presiunea atmosferica. Sa se determine cantitatea si compozitia
distilatului, daca reziduul contine 18% benzen. Volatilitatea relativa a amestecului este
=2.5.
10) Pe unul din talerele unei coloane de rectificare din zona de concentrare se afla un
lichid care contine 65% procente molare de compus usor volatil. Sa se determine
compozitia vaporilor si lichidului care vin si pleaca de pe taler, daca acesta este un taler
ideal. Volatilitatea relativa a amestecului este =2. Coloana lucreaza cu o ratie de reflux L=2.5 kmol reflux/kmol distilat. Compozitia distilatului este 98% compus usor volatil
(procente masice).
11) Intr-o coloana de rectificare cu functionare continua xd=0.9 si xf=0.3. Ratia de reflux
este L=8. Sa se determine compozitia vaporilor care vin pe talerul pe care lichidul contine
0.75 compus usor volatil. Volatilitatea relativa a amestecului este =2.5.
12) Un amestec echimolecular de heptan A i octan B la temperatura de 27oC este supus distilrii la echilibru la presiunea de 1 atm n scopul vaporizrii a 60% din amestecul iniial. Volatilitatea relative aa mestecului este =2. Se cere s se determine: compoziia lichidului i vaporilor obinui.
13) O cantitate de 10000 kg de aceton-ap coninnd 35% greutate aceton se supune distilrii simple pn cnd reziduul conine 5% greutate aceton. S se calculeze cantitatea de reziduu obinut i compoziia final a distilatului. Volatilitatea relative a amestecului este =3.
14) Intr-o coloan de rectificare cu funcionare continu se rectific la presiunea atmosferic 100 kmol/h amestec benzen-toluen coninnd 44% mol benzen i restul toluen: distilatul trebuie s conin 96.5% mol benzen, iar reziduul 97.7% mol toluen. Se cere s se determine:
1. debitele produselor de distilare; 2. concentratia lichidului si vaporilor pe talerul theoretic n=3, pentru un reflux de
lucru L=2.5 Lm;
3. numrul talerelor reale considernd eficacitatea E=0.6 si cunoscand numarul talerelor teoretica ca fiind egal cu 12.
4. debitul apei de rcire n condensator, cunoscandu-se caldura de vaporizare a distilatului 3.10
7 J/mol.
15) O coloan de rectificare separ un amestec etanol-ap cu compozitia xf=0.174 mol C2H2OH. Coloana are 9 talere. Compozitia distilatului obtinut este xD=0.78, iar a
reziduului xw=0.02. S se determine eficiena global a talerelor coloanei, precum i numrul talerului de alimentare. Refluxul coloanei este L=3.55 kmol/kmol de distilat. Volatilitatea relativa a amestecului este =3.5. Starea termica a limentarii este q=1.
16) Sa se determine densitatea unui m3 de aer umed la 20
0C si 102 kN/m
3 avand un
continut de umiditate de 0.0152 kg umiditate/kg de aer uscat.
17) Se da un amestec echimolecular format din doi acizi grasi saturati. Sa se determine:
compozitia in faza de vapori, daca presiunea de lucru este 1.33 kN/m3. Amestecul se
considera ideal. Se va considera volatilitatea relativea =2.4.
18) Un amestec de CO2 si aer contine 15% CO2 in volume. Sa se determine continutul de
CO2 din amestec in procente de masa, ca raport masic si presiunea partiala a dioxidului
de carbon din amestec, daca presiunea totala este de 500 kN/m2.
19) Un amestec F=120 kmol/h a doi componenti cu volatilitatea relativa =3 si care contine xf=0.4 mol de compos usor volatil este supus operatiei de rectificare. Distilatul
obtinut are o compozitie xd=0.998 de compus usor volatil, iar reziduul are xw=0.015
fractie molara a compusului usor volatil. Refluxul coloanei este cu 10% mai mare decat
refluxul minim. Sa se calculeze refluxul minim daca starea termica alimentarii este q=1.
Sa se calculeze refluxul de lucru si concentratia lichidului si vaporilor pe talerul theoretic
3 al coloanei.
20) O cantitate de 1200 kg de material umed cu umiditatea intiala u1=0.5 kg de
umiditate/kg de material umed se usuca intr-un uscator pina la umiditatea finala u2= 0.1
kg de umiditate/kg de material umed. Sa se afle cantitatea de umiditate indepartata din
material.
21) ntr-un utilaj de transfer de masa cu contactare in trepte (coloana cu talere) se realizeaza un proces de absorbtie. Contactarea gaz-lichid se face la temperatur constant (t=50
oC) i presiunea de 3 atm fizice. Coeficientul total de transfer de masa raportat la faza gazoas este Ky=1 kmol/m
2hy. tiind c 47% din rezistena total la transfer este localizat n faza gazoas s se determine coeficienii pariali de transfer de mas n cele dou filme. Relatia de echilibru intre cele doua faze este de forma pA=HxA, unde p este presiunea partiala a componentului in faza gazoasa in echilibru cu gazul din lichid, xA
este fractia molara a componentului A in lichid. Constanta H la temperatura de lucru are
valoarea 0.566x106 mmcolHg.
Rezolvare: Rezistenta in faza gazoasa este data de rg=1/ky, iar rezistenta totala raportata
la faza gazoasa este Rg=1/Ky. Cum rg reprezinta 0.47 din Rg, rezulta ky=Ky/0.47.
ky=2.128 kmol/m2hy
Se aduce relatia de echilibru sub forma y=mx
xxP
py 246.248
3760
10566.0 6**
Din formula generala a coeficientului de transfer raportat la faza gazoasa:
xyy k
m
kK
11
Se poate determina kx
kmol
m2h x
kx 468.388
Top Related