Контрольные задачи раздел 8 Массопередача

Задача VIII.1. В сосуде имеется раствор аммиака, концентрация которого сцн,, = 15 кг/100 кг раствора. Общее давление в сосуде р = 1 атм, температура I = 20° С. Определить парциальное давление аммиака в воздухе над раствором. Воспользоваться данными рис. V.Ш-5.

Задача VIII.2. В колонне проводят абсорбцию СО2 водой под давлением. Конечная концентрация раствора ссо2=0,5 кг/кг Н2О. Определить, какое количество СО2 выделится из 1 м3 раствора, если после выхода из колонны вода собирается в сосуде, общее давление в котором составляет р = 738 мм рт. ст. Константа Генри для СО2 при 20°С Н = 1,08-106 мм рт. ст.

Задача VIII.3. Пользуясь экспериментальными данными, построить в координатах V — X линию равновесия для системы SO2 - вода при температуре 18° С. Экспериментальные данные:

Задача VIII.4. Используя уравнение (VIII.7), определить наклон линии равновесия my=dY/dX для системы аммиак - вода при температуре 40° С и общем давлении р = 760 мм рт. ст. в точках (сNН3)1 = 1,895 кг/кг воды и (cNH3)2 = 7,5 кг/кг воды; соответствующие парциальные давления при равновесии составляют: (РNН3)1 = 28,4 мм рт. ст. и (РNН3)2 = 120 мм рт. ст.

Задача VIII.5. Построить равновесные линии в диаграммах у - х и t-х-у для смеси бензол - толуол при давлении 760 мм рт. ст. Известны следующие значения давлений паров чистых компонентов:

Определить также температуру кипения и равновесный состав пара для смеси, содержащей 12,5 мольн. % бензола.

Задача VIII.6. Используя данные предыдущей задачи, определить путем дифференцирования -уравнения (VIII. 14) наклон линии равновесия m=dy*/dx в точке х = 0,5.

Задача VIII. 7. Система этиловый спирт - вода при давлении 760 мм рт. ст. образует азеотропную смесь состава у = х = 0,8943, кипящую при t = 78,17° С. Давление паров чистых компонентов при этой температуре составляет р\ = 753 мм рт. ст. к р2 =330 мм рт. ст. С помощью уравнения ван-Лаара определить состав жидкости и пара при температуре t = 80,7° С, при которой давления паров чистых компонентов составляют P1 = 835 мм рт. ст. и Р2=366 мм рт. ст.

Задача VIII.8. Определить равновесный состав для системы бутан - пентан при давлении 3 атм и температуре 37,8° С, пользуясь: а) законом Рауля; б) уравнением (VIII.23), если известно, что давления паров чистых компонентов при соответствующей температуре равны р1 = 2650 мм рт. ст. и р2 = 830 мм рт. ст.; константы равновесия k1 = 1,15 и k2 = 0,36.

Задача VIII.9. Определить с помощью уравнения (VIII. 34) коэффициент диффузии СО2 при температуре 20° С и нормальном давлении: а) в воздухе; б) в парах воды.

Задача VIII. 10. В скруббере с помощью серной кислоты осушают смесь газов, содержащую 2,4% водяных паров (А); 7,8% SО2 (В); 10.6% О2 (С) и 79,2% Н2 (О). Определить коэффициент диффузии паров воды в смеси инертных газов.
Указание. Вначале по уравнению (VIII. 34) определить коэффициенты диффузии паров воды в каждом из компонентов газа, а затем по уравнению (VIII. 41) - коэффициент диффузии в их смеси.

Задача VIII. 11. Определить коэффициент диффузии фенола в бензоле при
t = 5°С по уравнению (VIII.37), если м = 0,821 спз, VА = 103,4.

Задача VIII. 12. Определить коэффициенты массоотдачи в газовой и жидкой фазах при абсорбции SО2 водой в колонне с беспорядочно загруженной насадкой из колец Рашига 50X50X5 мм. Колонна работает при следующих условиях: давление - атмосферное; расход газа Qоб = 2800 м3/ч (объем газа приведен к нормальным условиям); начальная концентрация 5О2 «Л = 0,05; средняя температура в колонне t = 15,75° С; расход воды Lоб = 72,6м3/ч диаметр колонны dК = 1,18 м. Дано: коэффициент диффузии в газовой фазе Dт = 4,95-10-2 м2/ч; в жидкой фазе Dж = 5,33-10-6 м2/ч; вязкость. мг = 1,74-Ю-5 н-сек/м2 и р,ж = 1,15-10~3 н-сек/м2; плотность газа рг = 1,265 кг/м3.
Указание. Для решения использовать уравнения (VIII. 51) и (VIII. 57), габл. VШ-2, строка 5.

Задача VIII. 13. Пользуясь соотношениями (VIII. 48) и (VIII. 50), пересчитать полученные в предыдущей задаче коэффициенты массоотдачи при условии, что движущая сила выражена в мольных долях.

Задача VIII. 14. Пользуясь данными примера VIII. 21, пересчитать с помощью уравнения (VIII. 61) полученное в задаче VIII. 12 значение коэффициента массоотдачи в газовой фазе, отнеся его к объему жидкости на тарелке.

Задача VIII. 15. В колонне с ситчатыми тарелками проводят абсорбцию двуокиси серы водой из воздуха при атмосферном давлении. Определить, пользуясь уравнением (VIII.63), коэффициенты массоотдачи, если колонна работает в следующих условиях: расход газа Qоб = 2800 м3/ч (объем газа приведен к нормальным условиям); начальная концентрация SО2 на входе в колонну (y1 = 0,075; конечная концентрация у2 = 0,00364; средняя температура в колонне t=18° С; расход абсорбирующей воды Lоб = 78,5 м3/ч; диаметр колонны йк = 1200 мм; газосодержание пены e = 0,5; высота переточного порога hn = 30 мм. Дано: коэффициенты диффузии в газовой фазе DГ = 4,45- 10-2 м2/ч и в жидкой фазе Dк = 5,05-10-6м2/ч; вязкость газа мг = 1,79- 10-5н- сек/м2 и вязкость жидкости мж = 1,13-10~3 н-сек/м2.

Задача VIII. 16. Пользуясь значениями коэффициентов массоотдачи, полученными в предыдущей задаче, определить коэффициенты массоотдачи, выраженные в кмоль/(м2-ч) -Dу и кмоль/(м2-ч) -Dх и отнесенные ко всей площади поперечного сечения колонны. Следует учитывать, что в уравнении (VIII. 63) коэффициент массоотдачи kг отнесен к свободному сечению тарелки. Дано: доля свободного сечения ф=14,5%; рабочая площадь тарелки SТ = 0,93 м2.

Задача VIII. 17. Пользуясь данными и результатами решения задач (VIII. 15) и (VIII. 16), определить коэффициенты массопередачи, отнесенные к газовой фазе, для низа и верха колонны. Наклоны линии равновесия определить по уравнению (VIII.7) и данным задачи (VIII. 3).