ЗАДАЧИ К ЭКЗАМЕНУ ПО ПАХТ. Где fm и mc длины участков, измеренные на диаграмме

• Название: Где fm и mc длины участков, измеренные на диаграмме
• Дата: 09.06.2019
• Размер: 1.53 Mb.
• Имя файла: ЗАДАЧИ К ЭКЗАМЕНУ ПО ПАХТ.docx
• Тип: Документы; #81078
• страница: 2 из 3

Х_W = 5 %

18. Найти КПД тарелки, если при работе колонны «на себя» получены концентрации НКК в дистилляте 95 %, остатке 5 % (мольн). Число тарелок – 12, Разделяемая смесь вода – уксусная кислота. Давление атмосферное.

Если дистиллят и остаток не выводятся, сырье не подается, а циркуляция потоков продолжается, то колонна работает "на себя", а флегмовое число равно .

При бесконечном флегмовом числе, когда колонна работает “на себя”, рабочие линии проходят по диагонали. При этом движущая сила, т.е. разность концентраций становится max, а число теоретических тарелок (N) при этом min. При переводе колонны "на себя" в парах верха колонны увеличивается концентрация НКК, а в кубовой жидкости – концентрация ВКК.

Этот режим "на себя" используют для исправления брака, т.е. когда не получаются продукты нужного качества, а также при пуске установки (при выводе на рабочий режим). Вписываем ступени, получаем 6 теоретических тарелок.

КПД тарелки определяем по формуле:




Х_W = 5 %

Х_D = 95 %


19. Определить количество и состав пара при однократном испарении, если известно: смесь бензол – толуол, температура сырья 95 ^оС, содержание НКК в сырье x_F = 60 % мол., производительность по сырью 3 т/ч.
Задачу решаем, используя правило рычага. Значения количества пара и жидкости определяем по диаграмме:



Решаем систему и находим количество фаз:

п_п = 2590,9 кмоль,

п_ж = 3000-2590,9 = 409,1 кмоль.

Тогда в паровой фазе содержится бензола

кмоль, кг

толуола

кмоль, кг.



a

b

20. Определить необходимое число тарелок в ректификационной колонне для разделения смеси метанол – вода под атмосферным давлением. Расход сырья 15 м³/ч, концентрация НКК в дистилляте 93 %, остатке 7 %, сырья – 35 % (мольные) На одну ступень изменения концентрации приходится 2 тарелки. Число флегмы равно 3.
Относительный мольный расход питания находим по уравнению:



Уравнения рабочих линий

- верхней (укрепляющей) части колонны



- нижней (отгонной) части колонны



Вписываем ступени между рабочей и равновесной линиями, получаем в верхней части – 5 теоретических тарелок, в верхней части – 5 теоретические тарелки. Так как на одну ступень изменения концентрации приходится 2 тарелки, то в верхней части необходимо установить 10 тарелок, в нижней 10 тарелок.

18,6 %

Х_D = 93 %

Х_F = 35%

Х_W = 7 %



21. Найти расход поглотителя, если количество извлекаемого компонента 0,5 кг/с, относительные концентрации извлекаемого вещества на входе в абсорбер 0,22, на выходе 0,05. Степень насыщения поглотителя 0,85. На абсорбцию поступает чистый поглотитель.

Масса газа, переходящая в процессе абсорбции из газовой смеси в поглотитель за единицу времени, из уравнения материального баланса равна:



где L, G – расходы соответственно чистого поглотителя и инертной части газа, кг/с;

– начальная и конечная концентрация газа в поглотителя,

– начальная и конечная концентрация паров в газе.

Уравнение равновесной линии имеет вид:



_{где сn – степень поглощения}





Значит m = 0,747 – коэффициент распределения;

Отсюда следует, что:





Рассчитав мы можем найти минимальный расход поглотителя L_min:

Расход воды в абсорбер:



Т.к. в реальном процессе абсорбции используется не минимальный расход поглотителя, а несколько больший (для ускорения процесса), то необходимо пересчитать минимальный расход поглотителя на рабочий расход L_д с учетом коэффициента избытка поглотителя   коэффициент избытка поглотителя, принимаем равным 1,5.

.

22. В экстрактор поступает 10 т/ч смеси компонентов А и В. Сколько получится экстракта и рафината, если концентрация компонента А в жидкой смеси 60 %, экстракция одноступенчатая.



Сырьё содержит 60% растворённого вещества А, отмечаем точку F с данной концентрацией на треугольной диаграмме (6 делений от точки B).

Количество растворителя не задано, считаем, что растворитель подаётся в том же количестве что и сырьё, тогда точка М, соответствующая смеси сырья и растворителя находится ровно посередине между точками F и C, а расход растворителя:

G_S = G_F = 10 т/ч

G_M = G_S + G_F = 10 + 10 = 20 т/ч
Количество рафината:

20 · 15 / 50 = 6 т/ч

Количество экстракта:

G_E = G_F – G_R = 10 – 6 = 4 т/ч

23. Определить флегмовое число, если расход воды в дефлегматоре 220 т/ч, вода нагревается на 15 ^оС. Расход дистиллята 1,5 т/ч. Дистиллят принять за чистую воду. Давление атмосферное.

Расход охлаждающей воды определяется по формуле:



где Q_деф – количество тепла, отнимаемого водой в дефлегматоре, Вт,

с_в – теплоемкость воды, принимаем ориентировочно с_в = 4190 Дж/(кг·ºС),

t_н и t_к – начальная и конечная температуры воды соответственно, ^оС.

Отсюда тепло, отнимаемое водой в дефлегматоре, равно:



Количество теплоты, отнимаемого водой в дефлегматоре, можно также определить по формуле:



где G_D – расход дистиллята, кг/с,

R – флегмовое число,

r_D – теплота конденсации дистиллята, Дж/кг.

Отсюда



Принимаем, что давление вверху колонны атмосферное, тогда температура кипения дистиллята (воды) равна 100 ^оС (табл. XLIV, стр. 541, [1]). Теплота конденсации воды при температуре кипения 100 ^оС равна 2258,4 кДж/кг (по табл. XLV, стр. 541 [1]). Подставляя чиленные значения, получим:


24. Определить расход топлива в калорифере теоретической сушилки , в которой высушивают 3 т/час материала от 27 % до 7 % влаги в нем. Температура теплостойкости материала 175 ºС. На выходе из сушилки температура 45 ºС.

Количество влаги, удаляемое из материала в процессе сушки, при изменении влажности материала от u_н до u_к, равняется



_{Расход сухого воздуха в сушилке L (в кг/с):}



где W – производительность сушилки по испаряемой влаге, кг/с; l– удельный расход сухого воздуха, кг/кг испаряемой влаги:



_{где х0 и х2 – начальное и конечное влагосодержание воздуха.}
В Минске в июле температура воздуха 17,5 ^оС, относительная влажность воздуха

φ = 78 %.

При температуре 17,5 ^оС и относительной влажности воздуха φ = 78 % влагосодержание равно 0,013 кг/кг сухого воздуха, при температуре 45 ^оС 0,078 кг/кг сухого воздуха, тогда



_{Расход сухого воздуха в сушилке:}

L = W · l = 0,179 · 15,38 = 2,75 кг/с

Расход теплоты в калорифере Q (в Вт) при нормальном варианте процесса сушки

Q = L · (I₁ – I₀ )

Энтальпии воздуха находим по диаграмме Рамзина I₀ = 48 кДж/кг, I₁= 257 кДж/кг

Расход тепла в калорифере составит

Q = 2,75 · (257– 48) = 574,75 кВт.

25. Определить расход топлива в калорифере теоретической сушилки , в которой высушивают 5 т/час материала от 15 % до 5 % влаги в нем. Температура теплостойкости материала 130 ºС. На выходе из сушилки температура 50 ºС.

Количество влаги, удаляемое из материала в процессе сушки, при изменении влажности материала от u_н до u_к, равняется



_{Расход сухого воздуха в сушилке L (в кг/с):}



где W – производительность сушилки по испаряемой влаге, кг/с; l– удельный расход сухого воздуха, кг/кг испаряемой влаги:



_{где х0 и х2 – начальное и конечное влагосодержание воздуха.}
В Минске в июле температура воздуха 17,5 ^оС, относительная влажность воздуха

φ = 78 %.

При температуре 17,5 ^оС и относительной влажности воздуха φ = 78 % влагосодержание равно 0,013 кг/кг сухого воздуха, при температуре 50 ^оС 0,078 кг/кг сухого воздуха, тогда



_{Расход сухого воздуха в сушилке:}

L = W · l = 0,146 · 15,38 = 2,245 кг/с

Расход теплоты в калорифере Q (в Вт) при нормальном варианте процесса сушки

Q = L · (I₁ – I₀ )

Энтальпии воздуха находим по диаграмме Рамзина I₀ = 48 кДж/кг, I₁= 257 кДж/кг

Расход тепла в калорифере составит

Q = 2,245 · (257– 48) = 469,2 кВт

26. Определить количество и состав пара при однократном испарении, если известно: смесь бензол – толуол, температура сырья 104 ^оС, содержание НКК в сырье x_F = 24 % мол., производительность по сырью 8000 кмоль/ч.
Задачу решаем, используя правило рычага. Значения количества пара и жидкости определяем по диаграмме:



Решаем систему и находим количество фаз:

п_п = 4500 кмоль,

п_ж = 8000 – 4500 = 2500 кмоль.

Тогда в паровой фазе содержится бензола

кмоль, кг

толуола

кмоль, кг.


b

a


28. Определить расход топлива в калорифере теоретической сушилки , в которой высушивают 5 т/час материала от 15 % до 5 % влаги в нем. Температура теплостойкости материала 130 ºС. На выходе из сушилки температура 50 ºС.

Количество влаги, удаляемое из материала в процессе сушки, при изменении влажности материала от u_н до u_к, равняется
_{Расход сухого воздуха в сушилке L (в кг/с):}
где W – производительность сушилки по испаряемой влаге, кг/с; l– удельный расход сухого воздуха, кг/кг испаряемой влаги:
_{где х0 и х2 – начальное и конечное влагосодержание воздуха.}
В Минске в июле температура воздуха 17,5 ^оС, относительная влажность воздуха

φ = 78 %.

При температуре 17,5 ^оС и относительной влажности воздуха φ = 78 % влагосодержание равно 0,013 кг/кг сухого воздуха, при температуре 50 ^оС 0,078 кг/кг сухого воздуха, тогда
_{Расход сухого воздуха в сушилке:}

L = W · l = 0,146 · 15,38 = 2,245 кг/с

Расход теплоты в калорифере Q (в Вт) при нормальном варианте процесса сушки

Q = L · (I₁ – I₀ )

Энтальпии воздуха находим по диаграмме Рамзина I₀ = 48 кДж/кг, I₁= 257 кДж/кг

Расход тепла в калорифере составит

Q = 2,245 · (257– 48) = 469,2 кВт.

29. Определить среднюю движущую силу процесса абсорбции, если относительные концентрации извлекаемого компонента на входе в абсорбер 0,2, на выходе 0,03. Степень насыщения поглотителя газом 0,95. На абсорбцию поступает чистый поглотитель.
Уравнение равновесной линии имеет вид:



_{где сn – степень поглощения}





Значит m = 0,823 – коэффициент распределения;

Отсюда следует, что:









Движущая сила внизу абсорбера на входе газа



Вверху абсорбера на выходе газа



Т.к. отношение , то средняя движущая сила


30. Найти время защитного действия слоя адсорбента высотой 3,5 метра, диаметр 1,8 м, насыпная плотность 700 кг/м³, статическая активность 0,5 кг/кг. Расход газа 1800 м³/ч, начальная концентрация извлекаемого компонента 0,01 кг/м³.

Масса извлеченного вещества определяется по уравнению:



где  G – расход газа, м³/ч;

у₀ – начальная концентрация извлекаемого компонента, кг/м³;

τ_з.д - время защитного действия слоя адсорбента, ч,

V_ад – объем адсорбента, м³;

ρ_нас. – насыпная плотность адсорбента, кг/м³;

а_дин.- динамическая активность адсорбента, т.е. это количество вещества, поглощенного единицей массы адсорбента до проскока.

Величины динамической активности либо приводятся в литературе для различных адсорбентов, либо в приближенном расчете принимаются

 .

где