Контрольные задачи раздел 2 Материальный баланс
Решение задач от 100р
Задача II.1. Какие количества 62- и 92%-ной серной кислоты нужно смешать, чтобы получить 25 кг 73%-ной серной кислоты?
Задача II. 2. Необходимо приготовить 3500 кг нитрующей смеси состава 63% Н2SО4, 28% НNО3 и 9% Н2О. Имеется: 2100 кг отработанной кислоты, содержащей 68% Н2SО4, 22% НNО3 и 10% Н2О; 82%-ная азотная кислота; 92%-ная серная кислота и 20%-ный олеум. Определить необходимые количества азотной кислоты, серной кислоты и олеума.
Задача II. 3. Определить количества водных растворов A, В и С, необходимые для получения 6,6 кг смеси, содержащей 20% этилового спирта, 37% метилового спирта и 43% воды. Исходные •растворы имеют следующий состав: А - 35% С2Н5ОН, 20% СН3ОН, В-10% С2Н5ОН, 60% СН3ОН, С -20% С2Н5ОН, 15% СН3ОН.
Задача II.4. В кристаллизатор поступает 2,5 кг/сек водного раствора, содержащего 21,5% КСl и 16,9% NаСl. Маточный раствор на выходе из кристаллизатора содержит 12,5% КСl. Опреелить:
а) расход рециркулируемого маточного раствора и количество кристаллизующегося в единицу времени КСl (принять, что кристаллы не содержат влаги);
б) концентрацию NаС1 в маточном растворе (принять, что NаС1 не кристаллизуется).
Задача II.5. Выпаривается 2500 кг/ч 56%-ного раствора NН4NО3 до концентрации 96%. Определить количество концентрированного раствора, количество выпариваемой воды и конечную концентрацию примесей, если их количество, поступающее с исходным раствором, составляет 5 кг/ч.
Задача II.6. В колонну для абсорбции двуокиси углерода под давлением поступает синтез-газ, содержащий 18 объемн. % СО2. Температура газа на входе в абсорбер 35° С, давление 20 ат, газ насыщен водяным паром. Расход исходного сухого газа 150 кмоль/ч. Газ, содержащий 4% СО2, покидает абсорбер при 20° С.
Определить: а) количество абсорбируемой двуокиси углерода; б) количество конденсирующихся паров воды; в) расход воды, требуемой для абсорбции, если известно, что концентрация СО2 .в поступающей воде равна нулю, а на гёыходе из .абсорбера мольная доля СО2 в воде составляет 0,0019.
Указание. Считать, что двуокись углерода является единственным компонентом, растворимым в воде.
Задача II.7. На установке непрерывного действия, состоящей из выпарного аппарата и кристаллизатора (рис. II-3), подвергают переработке 1,5 кг/сек раствора КМnO4, имеющего концентрацию 5%, с целью получения кристаллического перманганата калия.
Рис. II-3. К материальному балансу -установки для выпаривания и кристаллизации.
Исходный раствор содержит 0,1% примесей; концентрация упаренного раствора после выхода из выпарного аппарата равна 35% КМпO4, а концентрация рециркулируемого маточного раствора - 8% КМnO4. Максимально допустимая концентрация примесей в системе должна быть такой, чтобы их содержание в кристаллизованном перманганате не превышало 6%. Определить количество и концентрацию раствора, поступающего в кристаллизатор, количество выпариваемой воды и получаемых кристаллов, а также количество раствора, отбираемого для поддержания постоянного содержания примесей. Кристаллы, получаемые на установке, считать сухими.
Задача II.8. На установку непрерывного действия по противоточной промывке (рис. II-4) поступает 1,5 кг/сек шлама, содержащего 40 вес. % раствора NаОН концентрацией 30%. На промывку шлама расходуется 2 кг/сек воды. Определить выход и концентрацию конечного раствора, а также степень рекуперации щелочи. Считать, что шлам, покидающий каждый отстойник, содержит 50 вес. % раствора. Принять, что осветленный раствор не содержит твердых частиц, а перемешивание является идеальным.
Рис. II-4. Схема движения материала в установке непрерывного отстаивания.
Задача II.9. Сосуд емкостью V = 3м3 с мешалкой наполнен раствором концентрацией 25%. В определенный момент начинают подачу чистой воды (G = 1,2 кг/сек). Через сколько времени концентрация на выходе из сосуда станет равной 2%?
Указание. Принять, что плотность раствора практически равна плотности воды, так что расход раствора, выходящего из сосуда, равен расходу поступающей воды. Перемешивание считать идеальным.
Задача II.10. Два сосуда емкостью по 2 м3, оборудованных мешалкой и соединенных последовательно, наполнены раствором концентрацией со=20%. В определенный момент начинают подавать воду в первый сосуд (П=3 кг/сек), а раствор, вытекающий из него, подают во второй сосуд. Найти закон -изменения концентрации раствора на выходе из второго сосуда.
Указание. Задачу решать аналогично задаче II. 9; получив закон изменения концентрации на выходе из первого сосуда, подставить его в уравнение материального баланса второго сосуда.
Задача II.11. Для гашения флюктуации концентрации раствора, питающего реактор, с 30 до 2% устанавливают два буферных сосуда с мешалками. Определить объем сосудов и выбрать способ их соединения (последовательно или параллельно).
Количество раствора G=4 кг/сек, его плотность р=1100 кг/ма, максимальный период флюктуации 30 мин.
Задача II. 12. Определить зависимость между объемом двух буферных сосудов, количеством поступающего раствора G и частотой флюктуации на входе при условии, что степень затухания флюктуации при последовательном соединении сосудов больше, чем при их параллельном соединении. Плотность раствора р.
Указание. При решении использовать уравнения (II.9) и (II.11), принимая во внимание, что с точки зрения гашения флюктуации два параллельно соединенных сосуда эквивалентны одному сосуду емкостью, -равной емкости обоих.
Задача II. 13. Определить максимальную амплитуду флюктуации концентрации на выходе из системы, образованной тремя одинаковыми буферными сосудами с мешалкой, соединенными последовательно. Объем каждого сосуда V = 2м3; расход поступающего раствора G =2,1 кг/сек; его плотность р = 1020 кг/м3; максимальная амплитуда флюктуации на входе А = 40% от среднего значения концентрации, а их минимальная частота 0,0012 сек-1.
Какова конечная амплитуда флюктуации концентрации, если к указанным трем сосудам последовательно присоединить четвертый, имеющий такой же объем, что и первые три?