Учебная программа и краткие методические показания
Раздел 3 Массообменные процессы и аппараты
Тема 3.1 Общие сведения о массообменных процессах
Процессы межфазного массообмена. Общая характеристика массообменных процессов. Применение массообменных процессов для разделения гомогенных и гетерогенных систем. Способы выражения состава фаз. Литература: [1, с. 560-582] [2, с. 304-322] Тема 3.2 Основы массопередачи
Процессы массопередачи. Материальный баланс процесса. Направление процессов массопередачи. Массопередача в гомогенных средах. Молекулярная диффузия. Турбулентная диффузия. Конвективный перенос массы. Уравнение массопередачи. Коэффициент массопередачи. Уравнение массоотдачи. Коэффициент массоотдачи. Соотношение между коэффициентом массопередачи и коэффициентом массоотдачи. Литература: [1, с. 560-582] [2, с. 304-322]
Тема 3.3 Абсорбция
Назначение абсорбции, характеристика процесса, его применение. Абсорбция при разделении гомогенных газовых смесей и очистки газов. Выбор абсорбента. Физическая абсорбция и абсорбция, сопровождающаяся химическим взаимодействием. Десорбция. Влияние температуры и давления на растворимость газов в жидкостей.
Плёночные и насадочные абсорберы. Устройство и принцип работы. Виды насадок. Абсорберы барботажного типа. Устройство и принцип работы.
Литература: [1, с. 590-615] [2, с. 324-341]
Тема 3.4 Дистилляция и ректификация
Назначение процессов дистилляции и ректификации. Материальный баланс простой перегонки. Схемы дистилляционных установок. Ректификация. Физические основы. Схемы установок для непрерывного и периодического процессов ректификации. Материальный баланс. Уравнение и построение рабочих линий. Минимальное и рабочее флегмовое число.
Литература: [1, с. 657-711] [2, с. 342-365]
Тема 3.5 Сушка
Характеристика процесса, области применения. Классификация способов сушки. Равновесие между фазами в процессе сушки. Направление и движущая сила сушки. Статика и кинетика сушки. Свойства влажного воздуха. I-X диаграмма влажного воздуха. Материальный и тепловой баланс сушки. Процессы конвективной сушки. Контактная сушка. Сушка инфракрасными лучами, токами высокой частоты, сублимацией. Конструкция сушилок.
Литература: [1, с. 731-802] [2, с. 403-426] [7, c.394-426]
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К РАБОТЕ № 2
296 Сущность массообменных процессов. Приведите примеры и дайте их краткую характеристику. 297 Способы выражения состава фаз. 298 Что является движущей силой процесса массопередачи? Укажите основное отличие рабочей от равновесной концентрации вещества. 299 Приведите основное уравнение массопередачи. В каких единицах выражается коэффициент массопередачи? 300 Как осуществляется массообмен между газом и жидкостью? Приведите уравнение молекулярной (закон Фика) и конвективной диффузии. 301 Сущность и область применения процесса абсорбции в химической промышленности. Физические основы процесса абсорбции. 302 Влияние температуры и давления на процесс абсорбции. Значение процесса для защиты окружающей среды. 303 Уравнение материального и теплового балансов процесса абсорбции. Закон Генри. 304 Как определить удельный расход поглотителя при расчёте процесса абсорбции? Что называется степенью извлечения? 305 Сущность процесса десорбции. Укажите основные методы и оптимальные условия проведения десорбции. 306 Классификация абсорберов. Приведите схему и опишите устройство насадочного абсорбера. Укажите его достоинства и недостатки. 307 Какие виды насадок вы знаете. Опишите их устройство и принцип работы. 308 Принцип работы барботажных абсорберов. Опишите устройство колонны с колпачковыми тарелками, их достоинства и недостатки. 309 Особенности тарельчатых колонн. Типы тарелок. Опишите принцип их работы. 310 Устройство и принцип работы плёночных абсорберов.их достоинства и недостатки. 311 Сущность процесса ректификации. Назовите область применения этого процесса в химической промышленности. 312 Какие вы знаете типы двойных смесей и их основные свойства? 313 приведите схему непрерывно действующей ректификационной установки, укажите её достоинства. 314 Выполните схему, опишите устройство и принцип работы барботажной ректификационной колонны. Приведите существующие типы тарелок, опишите их достоинства и недостатки. 315 Что такое флегма, с какой целью она подаётся в ректификационную колонну? 316 Как посчитать необходимое количество флегмы? Минимальное и рабочее флегмовое число Будет ли колонна работать при минимальном флегмовом числе? 317 Материальный и тепловой баланс процесса ректификации. 318 Составьте тепловой баланс ректификационной колонны. Приведите формулу для определения расхода греющего пара. 319 Ректификация двойной смеси. Периодическая ректификация. Приведите схему и опишите принцип работы. 320 Непрерывная ректификация двойной смеси. Приведите схему. Укажите её достоинства. 321Сущность, Назначение и способы проведения простой перегонки. Схема процесса. 322 Диаграмма «X-Y» и «t-X-Y» их назначение. 323 Как определить высоту ректификационной колонны с помощью диаграммы «X-Y»? 324 Общая характеристика и область применения процесса сушки. Способы сушки. 325 Назовите основные сушильные агенты и дайте их технико-экономическое сравнение. 326 Какие существуют виды связи влаги с материалом? Что называется равновесной влажностью? 327 От каких факторов зависит процесс сушки? Перечислите основные свойства влажного воздуха. 328 Применение диаграммы «I-x» для определения основных параметров влажного воздуха ( влагосодержания, парциального давления водяных паров, энтальпии и температуры, относительной и абсолютной влажности). 329 материальный баланс процесса сушки и цель его составления. Составьте материальный баланс по сухому веществу и по расходу воздуха. 330 Тепловой баланс процесса сушки. 331 Приведите классификацию основных типов сушилок, Укажите их достоинства и недостатки. 332 Выполните схему и опишите устройство и принцип работы барабанной сушилки. Какие типы насадок в ней используют? 333 Устройство и принцип работы камерной, туннельной, ленточной и петлевой сушилок. Их сравнительная характеристика. 334 Какая сушилка является наиболее эффективной для сушки мелкозернистого материала? Приведите её схему и опишите принцип работы. 335 Приведите схему и опишите принцип работы распылительной сушилки. Выполните эскизы применяемых распылительных дисков. Укажите достоинства и недостатки распылительных сушилок. 336 Перечислите специальные методы сушки. Опишите сушку токами высокой частоты, укажите её достоинства. 337 Сублимационная сушка. Её достоинства и недостатки. Пути интенсификации процессов. Задачи №№ 338-352 (т.3.1 - 3.2 пр. № 17 )
Определить мольный состав и среднюю мольную массу смеси, состав которой в % (масс.) приведён в таблице.
Задачи №№ 353-367 (т.3.4 пр. № 18)
Определить количество дистиллята Р, кг/с и кубового остатка W, кг/с, если в ректификационную колонну поступает F, кг/с смеси. Содержание НК (низкокипящего компонента) в смеси аF (масс. доли. (%)), дистиллята ар (масс. доли. (%)), в кубовом остатке аW (масс. доли. (%)). Составы смесей приведены в таблице:
Задачи №№ 368-382 (т.3.4 пр. № 19)
Определить теоретическое и действительное число тарелок в ректификационной колонне непрерывного действия для разделения бинарной (двойной) смеси. Содержание низкокипящего компонента в смеси хF (мол.. доли. (%)), в дистилляте хр (мол.. доли. (%)), в кубовом остатке хW (мол.. доли. (%)). Коэффициент избытка флегмы β, к.п.д. тарелки – η. Давление в колонне атмосферное. Для построения равновесной кривой на диаграмме «х-y» используются данные [1, с. 818]/
Задачи №№ 383-397 (т.3.4 пр. № 20)
Определить общую высоту Н, м и диаметр ректификационной колонны D, м, если число теоретических тарелок Nт , к. п. д. тарелки η, расстояние между тарелками h м. т., м. Объёмный расход пара, проходящего через колонну V, м3/с, скорость пара ω, м/с.
Задачи №№ 398-412 (т.3.4 пр. № 21)
Определить тепловую нагрузку дефлегматора Qдеф.,Вт и расход охлаждающей воды Gв, кг/с, если в дефлегматор поступает Р кг/с паров дистиллята, флегмовое число равно R, вода в процессе охлаждения нагревается на Δt,°С. Пары дистиллята поступают в дефлегматор при температуре кипения tкип.°С.
Задачи №№ 413-427 (т.3.3 пр. № 22)
Определить скорость газа (воздуха), соответствующую началу подвисания жидкости (воды) в абсорбере с насадкой. Расход газа G, кг/ч, а расход поглотителя L, кг/ч, начальная температура газовой смеси t,°С. Характеристики насадки приведены в таблице.
Задачи №№ 428-442 (т.3.3 пр. № 23)
Определить диаметр D, м и высоту Н, м насадочного абсорбера.. Поверхность контакта фаз F м2, площадь сечения абсорбера S, м2. Характеристика насадки указана в таблице.
Задачи №№ 443-457 (т.3.3 пр. № 24) Определить гидравлическое сопротивление Р, Па слоя беспорядочно засыпанной в абсорбер насадки при плотности орошения U, м3/м2·ч, массовая скорость газа (воздуха) Wг, кг/м2·с и температуре газа tгаза, °С. Высота слоя насадки Н, м. Характеристика насадки (ε, f) указана в таблице. ε - свободный объём насадки, м3/м3, f – удельная поверхность насадки, м2/м3.
Задачи №№ 458-472 (т.3.4 пр. № 25)
В ректификационной колонне непрерывного действия барботажного типа проходят пары в количестве V0, м3/ч, давлением Р, МПа, средней температурой t, °С, плотностью ρг, кг/м3. Расстояние между тарелками h, мм. Плотность разделяемой жидкости ρж, кг/м3. Определить диаметр ректификационной колонны. ПРИМЕЧАНИЕ: Расход и плотность пара приводятся при нормальных условиях: Р0 = 0,1 МПа; Т0 = 273°С.
Задачи №№ 473-487 [Т. 3.5; ПР. № 26] Составить материальный баланс процесса сушки, если в сушилку поступает G1 кг/с материала с начальной влажностью W1, % (масс.), а конечная влажность материала W2, % (масс.).
Задачи №№ 488-502 [т. 3.5 пр. № 27]
Определить расход воздуха на сушку, если в сушилку подаётся G, кг/с влажного материала с начальной влажностью W1, % (масс.). Конечная влажность материала W2, % (масс.). Состояние воздуха характеризуется следующими параметрами: до сушки t1°С, j1,%; на выходе из сушилки: t2 °С, j2,%.
Задачи №№ 503-517 [т.3.5; пр. № 28]
Определить расход теплоты Qк, Вт и расход греющего пара Gп, кг/с для нагрева L,кг/с воздуха в калорифере. Давление греющего пара P, МПа. Состояние воздуха характеризуется параметрами: на входе в калорифер: t0, 0С, х0, кг/кг; на выходе из калорифера t1, 0С.
Задачи №№518-532 [Т. 3.5; пр.№29]
Определить расход воздуха и расход тепла в теоретической сушилке для удаления W, кг/с влаги из влажного твёрдого материала. Состояние воздуха характеризуется следующими параметрами: на входе в калорифер температура t0, 0С, относительная влажность j0, %; на выходе из сушилки температура воздуха t2, 0С, относительная влажность j2,%.
Методические указания по решению задач к контрольной работе № 2
ПРИМЕР № 17 Определить мольный состав и среднюю молекулярную массу смеси ацетон-вода, если среднее содержание ацетона равно 40% (масс.)
Дано: Смесь: ацетон-вода анк=40% (масс.) хац.=? х воды = ? Мсм.=?
Решение: 1 Определим мольную долю ацетона в смеси по формуле:
где Мац. – мольная масса ацетона, кг/моль; Мац=58 кг/моль МН2О - мольная масса воды, МН2О=18 кг/моль
2 Мольная доля воды составит: х воды=1 – 0,171=0,89 мольн. Доли 3 Среднюю мольную массу смеси рассчитываем по уравнению [1, с.562] Мсм.=Мац.
ПРИМЕР № 18 Определить количество дистиллята и кубового остатка, если в ректификационную колонну поступает 1,86 кг/с смеси СS2-CCI4. Содержание НК (СS2) – низкокипящего компонента: в смеси а F=0,25 масс. дол.; ар=0,97 масс. дол.; а w=0,04 масс. дол.
Дано: смесь СS2-CCI4 F=1,85 кг/с а F=0,25 масс. дол ар=0,97 масс. дол а w=0,04 масс. дол. Р=? W=?
Решение: 1 Количество кубового остатка и дистиллята определим из уравнения материального баланса процесса ректификации [1, с.671] F=P+W
ПРИМЕР № 19 Определить теоретическое и действительное число тарелок в ректификационной колонне непрерывного действия для разделения двойной (бинарной) смеси сероуглерод - четырёххлористый - углерод (CS2 – CCI4) под атмосферным давлением. Содержание сероуглерода (низкокипящего компонента); В смеси х F=0,50 масс. дол В дистилляте хр=0,97 масс. дол Вкубовом остатке х w=0,04 масс. дол Коэффициент избытка флегмы β=4,8, К.П.Д. тарелки η=0,5 Дано: Смесь: CS2 – CCI4 х F=0,50 масс. Дол хр=0,97 масс. Дол х w=0,04 масс. Дол β=4,8, η=0,5 Ng - ? NT - ? Решение: 1 По данным [1, с.819] для смеси CS2 – CCI4 строим равновесную кривую в координатах Х-У [4, с.543 ] ( см. таблицу 1)
Таблица 1
Рисунок 1 – Равновесная диаграмма «Х – У» для смеси CS2 – CCI4 Для построения равновесной кривой на диаграмме Х – У на миллиметровой бумаге строим квадрат 10х10 см. Затем по данным таблицы 1 определяем положение равновесной кривой (показана на диаграмме пунктирной линией). Каждому значению Х соответствует своё значение У в % (мольных или мольных долях) 2 Рассчитываем минимальное флегмовое число по формуле [4, с.321 ]
где yF - равновесное содержание CS2 (НК) в газовой фазе над исходной жидкой смесью (определяем по диаграмме Х-У путём построения, см. рисунок 10 3 Действительное рабочее флегмовое число равно: Rраб.= β Rmin.=4,18 1,087=5,2 4 Для построении числа тарелок графическим путём из уравнения линии верхней части колонны определим значение отрезка «В»:
при Х=0; у=В= Отложив на оси ординат (у) значение y=в=0,16 (16 мм) строим рабочую линию
Популярное: Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (258)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |