26 trang 4 lượt tải

Bài tập: Thiết bị sấy lý thuyết và quy trình hấp thụ khí môn Quá trình và thiết bị | Đại học Công nghiệp Thực phẩm Thành phố Hồ Chí Minh

8

Một thiết bị sấy lý thuyết để VL với năng suất nhập liệu STTx10kg/h. Độ ẩm vật liệu đầu 70%, độ ẩm cuối 9%. Tài liệu được sưu tầm gồm 26 trang, giúp các bạn ôn luyện và phục vụ cho việc học tập, đạt kết quả tốt. Mời các bạn đón xem!

Môn: Quá trình và thiết bị 6 tài liệu

Trường: Đại học Công nghiệp Thực phẩm Thành phố Hồ Chí Minh 252 tài liệu

Tác giả:

Profile

My Lữ

4 ngày trước
Danh sách Quiz
/26
Câu 1: Một thiết bị sấy lý thuyết để VL với năng suất nhập liệu STTx10kg/h. Độ ẩm vật liệu đầu
70%, độ ẩm cuối 9%. Không khí sấy ban đầu có trạng thái trước khi vào bộ phận đốt nóng A (t
0
=
20
0
C, φ
0
= 70%), và ra khỏi thiết bị sấy có φ
2
= 50%. t
2
=50
O
c
a. Xác định lượng nước bốc hơi khỏi vật liệu trong
b. Tính suất lượng dòng không khí sấy và công suất nhiệt của thiết bị sấy.
c. Biểu diễn quá trình sấy này trên đồ thị không khí ẩm
d. Xác định thế sấy trong trường hợp này
e. Để tăng hiệu quả (độ ẩm cuối thấp hơn, mà vẫn giữ tgian sấy không đổi) ta phải làm ntn? Để
giảm nhiệt độ sấy (do vật liệu chịu nhiệt kém) ta phải làm gì?
f. Nếu sấy thực tế tổn thất nhiệt 5%, tính và xác định đồ thị sấy thực tế L
1
= STTx10kg/h = 18×10
kg/h x
1
= 0,7 x
2
= 0,09
A (t
0
= 20
0
C; φ
0
= 70%)
C (t
2
= 50
0
C; φ
2
= 50%)
a. Lượng nước bốc hơi khỏi vật liệu trong:
W = L1× 𝑥1−𝑥2 = 180× 0 ,7−0,09 = 120,66 kg/h
1−𝑥2 1−0,09
b. Suất lượng dòng không khí sấy và công suất nhiệt của thiết bị sấy: - Ta có: A
(t
0
=20
0
C; φ
0
= 70%)
=> Tra đồ thị không khí ẩm: Y
0
= 10,5 g ẩm/kg KKK; H
0
= 10,9 Kcal/kg KKK
- Ta có: C (t
2
=50
0
C; φ
2
= 50%)
=> Tra đồ thị không khí ẩm: Y
2
= 42 g ẩm/kg KKK; H
2
= 37 Kcal/kg KKK -
Suất lượng dòng không khí sấy:
G = 𝑌2
𝑤
−𝑌0 = (42−10
120
,5
,
)
66
× 10
−3
= 3830,48 kg
KKK/h - Công suất nhiệt sấy của thiết bị sấy:
Q = 𝑊 × 𝑞
𝑠 (42−10,5) 10
= 99975,43
Kcal/h
c. Biểu diễn quá trình sấy trên đồ thị không khí ẩm:
d.
Thế sấy của quá trình sấy:
Tra giản đồ, ta có: B (t
khô
=128
0
C; t
ư
=38
0
C) =>
Thế sấy:
∆𝑡
𝑠ấ𝑦
= t
khô
- t
ư
= 128 – 38 = 90
0
C e.
- Các phương pháp tăng hiệu quả sấy mà vẫn giữ nguyên thời gian sấy:
+ Tăng nhiệt độ sấy
+ Tăng lưu lượng không khí sấy.
- Để giảm nhiệt độ sấy do vật liệu chịu nhiệt kém ta phải thay đổi phương pháp và thiết bị sấy.
f. Tính và xác định đồ thị sấy thực tế:
Ta có: 𝑄
𝐺
= 99975,43 Kcal/h
=> 𝑄
𝑡ℎự𝑐 𝑡ế
= 𝑄
𝐺
× 95% = 99975,43 × 95% = 94976,66 Kcal/h
Vì:
Q 𝐻 −𝐻
𝑦2−𝑦0 =>
𝑄𝑡ℎự𝑐 𝑡ế = 𝑊 ⋅
𝐻𝑌22′−−𝐻𝑌00
=> 𝐻
2
′
= 35,695 Kcal/Kg KKK
- Đồ thị sấy thực tế:
Câu 2: Một thiết bị sấy lý thuyết để VL với năng suất nhập liệu STTx 10kg/h. Độ ẩm vật liệu đầu
70%, độ ẩm cuối 9%. Không khí sấy ban đầu có trạng thái trước khi vào bộ phận đốt nóng A (t
0
=
30
0
C, φ
0
= 80%), trước khi vào buồng sấy có t
1
=80
o
C và ra khỏi thiết bị sấy có φ = 50%.
a. Xác định lượng nước bốc hơi khỏi vật liệu trong 1 giờ.
b. Tính suất lượng dòng không khí sấy và công suất nhiệt của thiết bị sấy.
c. Biểu diễn quá trình sấy này trên đồ thị không khí ẩm L
1
= STTx10kg/h = 18×10 kg/h x
1
= 0,7
x
2
= 0,09
A (t
0
= 30
0
C, φ
0
= 80%) tra đồ thị: Y
0
= 22 g ẩm/kg KKK; H
0
=20,1 Kcal/kg KKK
Ta có: Y
1
= Y
0
= 21,8 g ẩm/kg KKK
B (t
1
= 80
o
C, Y
1
= 22 g ẩm/kg KKK) tra đồ thị: H
1
= 33,2 Kcal/kg KKK
Ta có: H
2
= H
1
= 33,2 Kcal/kg KKK
C (φ
2
= 50%, H
2
= 33,2 Kcal/kg KKK) tra đồ thị: Y
2
= 35,4 g ẩm/kg KKK
a. Lượng nước bốc hơi khỏi vật liệu trong 1 giờ:
W = L1× 𝑥1−𝑥2 =180× 0 ,7−0,09 = 120,66 kg/h
1−𝑥2 1−0,09
b. Suất lượng dòng không khí sấy và công suất nhiệt của thiết bị sấy:
- Suất lượng dòng không khí sấy:
G = 𝑌2
𝑤
−𝑌1 = (35,4
120
−22
,66
)10
−3
= 9004,48
kg KKK/h - Công suất nhiệt của thiết bị sấy:
Q = 𝑊 × 𝑞
𝑠 𝑌
2
−𝑌
0 = 120,66 Kcal/h
c. Biểu diễn quá trình sấy trên đồ thị không khí ẩm
Câu 3: Sấy STTx100kg/h một loại vật liệu, độ ẩm ban đầu của vật liệu là 85% (vật liệu ướt), độ
ẩm sau sấy là 10% (vật liệu ướt). Nhiệt độ khí trời là 30
0
C độ ẩm 80%, được đun lên 90
0
C, rồi thổi
vào buồng sấy, không khí ra khỏi buồng sấy độ ẩm 60%
a) Biểu diễn quá trình sấy này trên đồ thị không khí ẩm (nộp lại đồ thị)
b) Tính lượng vật liệu thu được sau khi sấy và lượng ẩm đã bay ra(kg/h)
c) Tính lượng không khí khô cần thiết (kg/h) để sấy lượng vật liệu trên. L
1
=
STTx100kg/h = 18×10 kg/h x
1
= 0,85 x
2
= 0,1
A (t
0
= 30
0
C, φ
0
= 80%) tra đồ thị: Y
0
=22 g ẩm/kg KKK; H
0
=20,1 Kcal/kg KKK
B (t
1
= 90
o
C)
C (φ
2
= 60%)
a. Biểu diễn quá trình sấy trên đồ thị không khí ẩm:
b. Lượng vật liệu thu được sau khi sấy và lượng ẩm đã bay ra:
W = L1× 𝑥1−𝑥2 = 1800× 0 ,85−0,1 = 1500 kg/h
1−𝑥2 1−0,1
L
2
= L
1
– W = 1800 – 1500 = 300 kg/h
c. Lượng không khí khô cần thiết để sấy lượng vật liệu trên
G =
𝑤
= G =
𝑤
𝑌
2
−𝑌
1
𝑌
2
−𝑌
0
Câu 4: Một thiết bị sấy lý thuyết năng suất nhập liệu STTx10 kg/h. Độ ẩm vật liệu đầu 80%, độ
ẩm cuối 20%. Không khí sấy ban đầu có trạng thái trước khi vào bộ phận đốt nóng A (t
0
= 30
0
C,
φ
0
= 80%) và ra khỏi thiết bị sấy có nhiệt độ C (t
2
= 40
0
C, φ
0
= 60%).
a. Xác định lượng nước bốc hơi khỏi vật liệu trong 1 giờ.
b. Tính suất lượng dòng không khí sấy và công suất nhiệt của thiết bị sấy. L
1
=
STTx10 kg/h = 18×10 kg/h x
1
= 0,8 x
2
= 0,2
A (t
0
= 30
0
C, φ
0
= 80%)
C (t
2
= 40
0
C, φ
0
= 60%)
a. Lượng nước bốc hơi khỏi vật liệu trong 1 giờ:
W.h = L1× 𝑥1−𝑥2 = 180× 0 ,8−0,2 x 1 = 135 kg
1−𝑥2 1−0,2
b. Lượng dòng không khí sấy và công suất nhiệt của thiết bị sấy:
- Ta có: A (t
0
= 30
0
C, φ
0
= 80%)
=> Tra đồ thị không khí ẩm: Y
0
= 22 g ẩm/kg KKK; H
0
= 20 Kcal/kg KKK
- Ta có: C (t
2
= 40
0
C, φ
0
= 60%)
=> Tra đồ thị không khí ẩm: Y
2
= 29 g ẩm/kg KKK; H
2
= 26 Kcal/kg KKK -
Lượng dòng không khí sấy:
G = 𝑤 −3 kg KKK/h
𝑌2−𝑌1 (29−22)10 -
Công suất nhiệt sấy của thiết bị:
Q = 𝑊 × 𝑞
𝑠
Kcal/h
Câu 5: Xác định suất lượng của dòng không khí khô và công suất nhiệt cần thiết trong một thiết
bị sấy lý thuyết để bốc hơi STTx10 kg ẩm/h từ vật liệu ẩm nếu trạng thái ban đầu của không khí
(trước khi vào bộ phận đốt nóng) là t
o
= 20
o
C φ
o
= 0,8 và trạng thái cuối của không khí (sau khi
rời khỏi phòng sấy) là t
2
= 50
o
C và φ
2
= 0,5
W = STTx10 kg ẩm/h = 18x10 kg ẩm/h
A (t
0
= 20
0
C, 𝜑
0
= 0,8)
=> Tra đồ thị không khí ẩm: Y
0
= 12 g ẩm/kg KKK; H
0
= 11,2 Kcal/kg KKK
C (t
0
= 50
0
C, 𝜑
0
= 0,5)
=> Tra đồ thị không khí ẩm: Y
2
= 42 g ẩm/kg KKK; H
2
= 37 Kcal/kg KKK
- Lượng dòng không khí sấy: G = 𝑌 2𝑤−𝑌1 = 180 −3 = 6000 kg
KKK/h
(42−12)10
- Công suất nhiệt sấy của thiết bị:
Q = 𝑊 × 𝑞
𝑠
= 154800 Kcal/h
Câu 6: Một hỗn hợp khí có chứa NH
3
được đem đi hấp thu ngược chiều, dung môi hấp thu là nước.
Hỗn hợp khí đi vào có lưu lượng là STTx100 m3/h ở áp suất 2atm, nhiệt độ 30
0
C, có nồng độ NH3
là 2% theo thể tích và cần được hấp thu 90% lượng NH3 này. Dung môi vào tháp hấp thu có nhiệt
độ 30
0
C, chứa 0,005 mol NH3/mol dung. Lượng dung môi sử dụng bằng 1,5 lần lượng dung môi
tối thiểu. Nồng độ cực đại NH3 khi cân bằng là 0,15 (mol NH3/mol dung môi). Tính lượng dung
môi sử dụng.
V = STTx100 m
3
/h = 18x100 m
3
/h
P = 2 atm t
0
= 30
0
C
𝑦
đ
= 2%
𝑋
đ
= 0,005 mol NH3/mol dung môi
𝐿𝑡𝑟 = 1,5 × 𝐿𝑡𝑟,𝑚𝑖𝑛
𝑋
∗
= 0,15 mol NH3/mol dung môi -
Quy đổi:
𝑃𝑉 2×1800
𝑉 → 𝐺: 𝐺 = == 144,89 𝑘𝑚𝑜𝑙/ℎ
𝑅𝑇 0,082×(273+30)
𝑦
đ
𝑦
đ
= 2% → 𝑌
đ
=
1−𝑦
đ == 0,0204
𝐺 → 𝐺
𝑡𝑟
: 𝐺
𝑡𝑟
= 𝐺 × (1 − 𝑦
đ
) = 144,89 × (1 − 0,02) = 141,9922 𝑘𝑚𝑜𝑙/ℎ -
Thu hồi 90% NH
3
nên nồng độ dòng khí ra khỏi tháp:
𝑌
𝑐
= (1 − 0,9) × 𝑌
đ
= (1 − 0,9) × 0,0204 = 2,04 × 10
−3
𝐿𝑡𝑟,𝑚𝑖𝑛 = 𝐺𝑡𝑟 × 𝑋𝑌∗đ−−𝑋𝑌𝑐đ 𝑘𝑚𝑜𝑙/ℎ
- Lượng dung môi sử dụng:
𝐿
𝑡𝑟
= 1,5 × 𝐿
𝑡𝑟,𝑚𝑖𝑛
= 1,5 × 17,44 = 26,16 𝑘𝑔/ℎ
Câu 7. Một thiết bị hấp thụ một hỗn hợp khí NH3 với lưu lượng hỗn hợp khí vào tháp là STTx1000
m
3
/h ở 25
o
C áp suất 1 at, nồng độ khí vào tháp chiếm 6% thể tích NH3, sau khi hấp thụ nồng độ
giảm xuống còn 1,2% thể tích NH3. Dung môi dùng nước sạch ở nhiệt độ ở 25
o
C. Cho lượng dung
môi vào tháp bằng 1,5 lần lượng dung môi tối thiểu, quá trình hấp thu xuôi chiều và phương trình
đường cân bằng Y* =1,6 X Xác định:
a) Lưu lượng dung môi đưa vào tháp?
b) Nồng độ pha lỏng ra khỏi tháp? V = STTx1000 m
3
/h = 18x1000
m
3
/h P = 1 atm t
0
= 25
0
C
𝑦
đ
= 6%
𝑦
𝑐
= 1,2%
𝑋
đ
= 0
𝐿𝑡𝑟 = 1,5 × 𝐿𝑡𝑟,𝑚𝑖𝑛
𝑌
∗
= 1,6𝑋
a) Lưu lượng dung môi đưa vào tháp:
- Ta có:
𝑦
đ
𝑦
đ
= 6% → 𝑌
đ
=
1−𝑦
đ == 0,064
𝑦
𝑐
𝑦
𝑐
= 1,2% → 𝑌
𝑐
=
1−𝑦
𝑐 == 0,012
𝑃𝑉 1×18000
𝐺 = == 736,62 𝑘𝑚𝑜𝑙/ℎ
𝑅𝑇 0,082×(273+25)
𝐺
𝑡𝑟
= 𝐺 × (1 − 𝑦
đ
) = 736,62 × (1 − 0,06) = 692,4228 𝑘𝑚𝑜𝑙/ℎ
𝑌
∗
= 1,6𝑋: 𝑌
∗
= 𝑌
𝑐
= 0,012 = 1,6𝑋 → 𝑋 = 7,5 × 10
−3
𝐿𝑡𝑟,𝑚𝑖𝑛 = 𝐺𝑡𝑟 × 𝑋𝑌∗đ−−𝑋𝑌𝑐đ 𝑘𝑚𝑜𝑙/ℎ
𝐿
𝑡𝑟
= 1,5 × 𝐿
𝑡𝑟,𝑚𝑖𝑛
= 1,5 × 4800 = 7200 𝑘𝑔/ℎ b)
Nồng độ pha lỏng ra khỏi tháp:
- Ta có phương trình cân bằng vật chất:
𝐿
𝑡𝑟
× (𝑋
𝑐
− 𝑋
đ
) = 𝐺
𝑡𝑟
× (𝑌
đ
− 𝑌
𝑐
)
⇔ 7200 × (𝑋
𝑐
− 0) = 692,4228 × (0,064 − 0,012)
⇒ 𝑋
𝑐
= 5 × 10
−3
= 0,5%
Câu 8. Xét quá trình hấp thụ hỗn hợp khí H
2
S với lưu lượng hỗn hợp khí vào tháp là STTx750
m
3
/h ở 30
o
C áp suất 1 at, nồng độ khí vào tháp chiếm 10% mol, sau khi hấp thụ nồng độ giảm
xuống còn 1,0% thể tích. Dung môi dùng nước sạch ở nhiệt độ ở 30
o
C. Cho lượng dung môi vào
tháp bằng 1,4 lần lượng dung môi tối thiểu, quá trình hấp thu xuôi chiều và phương trình đường
cân bằng Y* =1,5 X. Tính lưu lượng dung môi sử dụng và nồng độ pha lỏng ra khỏi tháp.
V = STTx750 m
3
/h = 18x750 m
3
/h = 13500 m
3
/h
P = 1 atm t
0
= 30
0
C
𝑦
đ
= 10%
𝑦
𝑐
= 1%
𝑋
đ
= 0
𝐿𝑡𝑟 = 1,4 × 𝐿𝑡𝑟,𝑚𝑖𝑛
𝑌
∗
= 1,5𝑋 -
Quy đổi:
𝑦đ = 10% → 𝑌đ 1−𝑦đ 1−0,1
𝑦𝑐 = 1% → 𝑌𝑐 1−𝑦𝑐 1−0,01
𝐺 𝑘𝑚𝑜𝑙/ℎ
𝑅𝑇 0,082×(273+30)
𝑌
∗
= 1,5𝑋: 𝑌
∗
= 𝑌
𝑐
= 0,0101 = 1,5𝑋 → 𝑋 = 6,73 × 10
−3
𝐺
𝑡𝑟
=
𝐺 × (1 − 𝑦
đ
) = 543,35 × (1 − 0,1) = 489,015 𝑘𝑚𝑜𝑙/ℎ
𝐿𝑡𝑟,𝑚𝑖𝑛 = 𝐺𝑡𝑟 × 𝑋𝑌∗đ−−𝑋𝑌𝑐đ = 489,015 × 6 0,73,11×−100,0101−3−0 = 7258,93
𝑘𝑚𝑜𝑙/ℎ
𝐿
𝑡𝑟
= 1,4 × 𝐿
𝑡𝑟,𝑚𝑖𝑛
= 1,4 × 7258,93 = 10162,502 𝑘𝑔/ℎ -
Cân bằng cho đầu vào và đầu ra của thiết bị:
𝐿
𝑡𝑟
× (𝑋
𝑐
− 𝑋
đ
) = 𝐺
𝑡𝑟
× (𝑌
đ
− 𝑌
𝑐
)
⇔ 10162,502 × (𝑋
𝑐
− 0) = 489,015 × (0,11 − 0,0101)
⇒ 𝑋
𝑐
= 4,8 × 10
−3
Câu 9. Một thiết bị hấp thụ một hỗn hợp khí HCl với lưu lượng hỗn hợp khí vào tháp là STTx500
m
3
/h ở 25
o
C áp suất 1 at, nồng độ khí vào tháp chiếm 7% thể tích HCl, sau khi hấp thụ nồng độ
giảm xuống còn 1,2% thể tích HCl. Dung môi dùng nước sạch ở nhiệt độ ở 25
o
C. Cho lượng dung
môi vào tháp bằng 1,3 lần lượng dung môi tối thiểu, quá trình hấp thu xuôi chiều và phương trình
đường cân bằng Y* =1,6 X Xác định:
a) Lưu lượng dung môi đưa vào tháp?
b) Nồng độ pha lỏng ra khỏi tháp?
V = STTx500 m
3
/h = 18x500 m
3
/h = 9000 m
3
/h
P = 1 atm t
0
= 25
0
C
𝑦
đ
= 7%
𝑦
𝑐
= 1,2%
𝑋
đ
= 0
𝐿𝑡𝑟 = 1,3 × 𝐿𝑡𝑟,𝑚𝑖𝑛
𝑌
∗
= 1,6𝑋
a) Lưu lượng dung môi đưa vào tháp:
- Quy đổi:
𝑦đ = 7% →Yđ=1−𝑦đ𝑦đ=1 −0,007,07 = 0,075
𝑣
𝑐
= 1.2% →Y
c
Ta có:{ 𝑌∗ = 1.6𝑋 => 𝑋∗ = 0,0075 𝑇ℎ𝑎𝑦 𝑌 = 𝑌
𝑐
=
0.0121
V → G: kmol/h
G → G
tr:
G
tr
= G
y
(1 - y
đ
) = 368,31 (1 - 0,07) = 342,53 kmol/h
L 𝑋
𝑐
−𝑋
đ
7,5×10
−3
−0
kmol/h
- Lưu lượng dung môi đưa vào tháp:
L
tr
= 1,3L
min
= 1,3 × 2872,68 = 3734,484 kmol/h
b) Nồng độ pha lỏng ra khỏi tháp:
- Cân bằng cho đầu vào và đầu ra của thiết bị:
𝐿
𝑡𝑟
× (𝑋
𝑐
− 𝑋
đ
) = 𝐺
𝑡𝑟
× (𝑌
đ
− 𝑌
𝑐
)
⇔ 3734,484 (X
c
- 0) = 342,53 (0,075 − 0,0121)
⇒ 𝑋
𝑐
= 5,769 × 10
−3
Câu 10. Một thiết bị hấp thụ một hỗn hợp khí H
2
S với lưu lượng hỗn hợp khí vào tháp là STTx100
m
3
/h ở 25
o
C áp suất 1 at, nồng độ khí vào tháp chiếm 5% mol, sau khi hấp thụ nồng độ giảm xuống
còn 0,5% mol. Dung môi dùng nước sạch ở nhiệt độ ở 25
o
C. Cho lượng dung môi vào tháp bằng
1,3 lần lượng dung môi tối thiểu, quá trình hấp thu xuôi chiều Xác
định:
a) Lưu lượng dung môi đưa vào tháp; Nồng độ pha lỏng ra khỏi tháp?
b) Xác định số mâm lý thuyết
Xuôi chiều H
2
S
V = STTx100 = 18x100 m
3
/h
P = 1 atm t
0
= 25
0
C ⇒ 𝐻
𝐻
2
𝑆 = 0,411 ×
10
6
mmHg y
đ
= 5% y
c
= 0,5%
H
2
O- 𝑡
𝐻
2
𝑂=25
o
C
Ltr=1,3Lmin
a) Lưu lượng dung môi đưa vào tháp, nồng độ pha lỏng ra khỏi tháp:
- Theo Định luật Henry:
P
i
= H.x
y =
𝑃
𝑖
=
𝐻 .𝑥
= 𝑚. 𝑥 (1)
𝑃 𝑃 -
Đặt m =
𝐻
=
6
= 544,7
𝑃
- Ta có: {
𝐻
2
𝑆 → 𝐻
2
𝑂
𝑡𝑟𝑎
→ 𝐻 = 0,414. 10
6
𝑚𝑚𝐻𝑔
𝑡 = 25℃
- Quy đổi:
y
đ
= 5% → Y
đ
=
𝑦
đ
= = 0,05
1−𝑦
đ
y
c
= 0,5% → Y
c
=
𝑦
𝑐
= = 5,025. 10
−3
1−𝑦𝑐
- Mặc khác:
y =
𝑌
x =
𝑋
1+𝑌 1+𝑋 thay (1) vào:
Y =
𝑚𝑋
⇒ Y =
544,7𝑋
1+(1−𝑚)𝑋 1−543,7𝑋
Y
c
= 5,02 × 10
−3
⇒ 𝑋
G kmol/h
G → G
tr
: G
tr
= G(1 - y
đ
) = 73,66 (1 - 0,05) = 69,977 kmol/h
L 𝑋
𝑐
−𝑋
đ
1,53×10
−3
−0
kmol/h
- Lưu lượng dung môi đưa vào tháp:
L
tr
= 1,3L
min
= 1,3× 2148,48 = 2793,024 kmol/h -
Nồng độ pha lỏng ra khỏi tháp:
Cân bằng cho đầu vào và đầu ra của thiết bị:
𝐿
𝑡𝑟
× (𝑋
𝑐
− 𝑋
đ
) = 𝐺
𝑡𝑟
× (𝑌
đ
− 𝑌
𝑐
)
⇔ 2793,024 (X
c
-0)= 73,66 (0,052 − 5,025 × 10
−3
)
⇒ X
c
=1,24× 10
−3
b) Xác định số mâm lý thuyết:
- Quy đổi:
Y
c
= 5,025. 10
−3
→ X
c
= 9.133x10
-6
Y
đ
= 0,05 → X
đ
= 8.7x10
-5
- Phương trình đường làm việc của quá trình hấp thu:
Y = AX + B Với:
A = 𝐿𝑡𝑟 = 2793 ,024 = 39,91
𝐺𝑡𝑟 69,977
B = 𝑌
𝑐
−
𝐺
𝐿
𝑡𝑟
𝑡𝑟 . 𝑋
đ
= 5,025. 10
−3
− × 8.7x10
−5
= 1,55x10
-3
=>Y=39,91X+1.55x10
-3
y
Câu 11. Một thiết bị hấp thụ một hỗn hợp khí CO2 với lưu lượng hỗn hợp khí vào tháp là STTx200
m
3
/h ở 25
o
C áp suất 1 at, nồng độ khí vào tháp chiếm 5% mol, sau khi hấp thụ nồng độ giảm xuống
còn 0,5% mol. Dung môi dùng nước sạch ở nhiệt độ ở 25
o
C. Cho lượng dung môi vào tháp bằng
1,5 lần lượng dung môi tối thiểu, quá trình hấp thu xuôi chiều. Xác định: Xác định số mâm lý
thuyết
Xuôi chiều CO
2
V = STTx200 = 18x200 m
3
/h
P = 1 atm t
0
= 25
0
C ⇒ 𝐻
𝐶𝑂2
= 1, 24 ×
10
6
mmHg y
đ
= 5% y
c
= 0,5%
H
2
O- 𝑡
𝐻
2
𝑂 = 25
o
C
Ltr=1,5Lmin
- Theo Định luật Henry:
P
i
= H.x
y =
𝑃
𝑖
=
𝐻 .𝑥
= 𝑚. 𝑥 (1)
𝑃 𝑃
- Ta có: {
𝐻
2
𝑆 → 𝐻
2
𝑂
𝑡𝑟𝑎
→ 𝐻 = 1, 24 × 10
6
𝑚𝑚𝐻𝑔
𝑡 = 25℃
- Đặt m =
𝑯
=
𝟏,𝟐𝟒×𝟏𝟎
𝟔
= 1631,58
𝑷 𝟕𝟔𝟎
- Quy đổi:
y
đ
= 5% → Y
đ
=
𝑦
đ
= = 0,05
1−𝑦
đ
y
c
= 0,5% → Y
c
=
𝑦
𝑐
= = 5,025. 10
−3
1−𝑦𝑐
- Mặc khác:
y =
𝑌
x =
𝑋
1+𝑌 1+𝑋 thay (1) vào:
Y =
𝑚𝑋
⇒ Y =
𝑋
𝑋 𝑋
Y
c
= ⇒ 𝑋 = 3,06 × 10
−3
V → G kmol/h
G → G
tr
: G
tr
= G(1 - y
đ
) = 147,32 (1 - 0,05) = 139,954 kmol/h
L kmol/h
𝑋
- Lưu lượng dung môi đưa vào tháp:
L
tr
= 1,5L
min
= 1,5 × 2057 = 3085,5 kmol/h -
Nồng độ pha lỏng ra khỏi tháp:
Cân bằng cho đầu vào và đầu ra của thiết bị:
𝐿
𝑡𝑟
× (𝑋
𝑐
− 𝑋
đ
) = 𝐺
𝑡𝑟
× (𝑌
đ
− 𝑌
𝑐
)
⇔ 3085,5 (X
c
-0)= 139,954 (0,05 − 5,025 × 10
−3
)
⇒ X
c
= 2,04× 10
−3
- Quy đổi:
Y
c
= 5,025. 10
−3
→ X
c
= 9.133x10
-6
Y
đ
= 0,05 → X
đ
= 8.7x10
-5
- Phương trình đường làm việc của quá trình hấp thu:
Y = AX + B V
ớ
i:
A = 3085 ,5 = 2793,024 = 19,96
𝐺𝑡𝑟 139,954
B = 𝑌
𝑐
−
𝐺
𝐿
𝑡𝑟
𝑡𝑟 . 𝑋
đ
= 5,025. 10
−3
− × 8.7x10
−5
= 3,29x10
-3
=>Y= 19,96X + 3,29x10
-3
Câu 12. Hỗn hợp Aceton và nước được phân tách trong một tháp chưng cất liên tục ở áp suất
thường (nhập liệu ở trạng thái lỏng - sôi) với suất lượng STTx 10 kmol/h. Tung độ giao điểm các
đường làm việc là 0,48. Phương trình đường làm việc phần cất là y = 0,84x + 0,2. Lượng lỏng ra
khỏi thiết bị ngưng tụ hoàn lưu là 550 kmol/h. Xác định lượng sản phẩm đáy (kg/h) và phần khối
lượng Aceton trong dòng này. F = STTx 10 = 18x10 kmol/h
y
F
=0,48 y
cất
=
0,84x + 0,2
L + D = 550 kmol/h
𝐹 = 𝐷 + 𝑊
Ta có : {
𝐹𝑥
𝐹
= 𝐷𝑥
𝐷
+ 𝑊𝑥
𝑤
-
Tìm x
F:
Thay y
F
=0,48 vào y
cất
= 0,84x + 0,2 ⇒ x
F
=0,33 -
Tìm x
D:
𝑅
=𝑥 +
Ta có: y
𝑅
𝑅
+1 𝑅
x
+
D
1 mà y = 0,84x + 0,2⇒ {
𝑅+
x
D
1
==00,84,2
𝑅+1
𝑅 = 0,84𝑅 + 0,84 0,16𝑅 = 0,84 𝑅 = 5,25
⇒ { ⇒ { ⇒ { x
D
= 0,2𝑅 + 0,2 x
D
= 0,2𝑅 + 0,2
x
D
= 1,25
Tìm D
𝑙 + 𝐷 = 550
{ 𝑙 ⇒ 𝑅 × 𝐷 + 𝐷 = 550 ⇒ 5,25𝐷 + 𝐷 = 550 ⇒ 𝐷 = 88 k mol/h
R =
𝐷
Tìm W; 𝒙
𝒘
𝐹 = 𝐷 + 𝑊 180 = 88 + 𝑊 𝑊 = 92 𝑘𝑚𝑜𝑙/ℎ
{ ⇒ { ⇒ {
𝐹𝑥
𝐹
= 𝐷𝑥
𝐷
+ 𝑊𝑥
𝑤
180 × 0,33 = 88 × 1,25 + 𝑊𝑥
𝑤
x
w
= 0,55
Câu 13. Một hỗn hợp Benzen_Toluen có suất lượng STTx100 kg/h, nồng độ nhập liệu là 30%
mol, sp đỉnh 80%mol và sản phẩm đáy chứa 5%mol . Hơi ra ở đỉnh được ngưng tụ hoàn toàn,
tỉ số hoàn lưu sử dụng bằng 2,0 lần tỉ số hoàn lưu tối thiểu. Xác định: a) Suất lượng các dòng
sản phẩm
b) Số mâm lý thuyết
C6H6-C6H5CH3
𝐹 = STTx100 = 18x100 𝑘𝑔/ℎ
𝑥
𝐹
= 30%mol
𝑥
𝐷
= 80%mol
𝑥
𝑤
= 5%mol
R= 2Rmin
a) Suất lượng các dòng sản phẩm:
𝐹 = 𝐷 + 𝑊 (1)
Ta có : {
𝐹𝑥
𝐹
= 𝐷𝑥
𝐷
+ 𝑊𝑥
𝑤
(2)
𝑀
𝐹
= 𝑥
𝐹
𝑀
𝑅
+ (1 − 𝑥
𝐹
)𝑀
𝑁
= 0.3 ∗ 78 + (1 − 0.3) ∗ 92 = 87.8
F
Từ (1) và (2) suy ra
20,5 = 𝐷 + 𝑊
{
20,5 ∗ 0.3 = 𝐷 ∗ 0.8 + 𝑊 ∗ 0.05
=>{ 𝐷 = 6,83
𝑊 = 13,67
x
0
5
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
y
0
11.8
21.4
38
51.1
61.9
71.2
79
85.4
91
95.9
100
𝑥
𝐹
= 0.3 → 𝑦
∗
𝐹
= 51.1% = 0.511
R 𝑦
∗
𝐹−𝑥
𝐹
0.511−0.3
R = 2Rmin = 2x1.369 = 2.738
𝑦
𝑐ấ𝑡
𝑅+1 𝑅+1 2.738+1 2.738+1
𝑦
𝑐ℎư𝑛𝑔
𝑅+1 𝑅+1 2.738+1 2.738+1
F
𝐷 6,83
{𝑦𝑐𝑦ℎ𝑐ưấ𝑛𝑔𝑡 ==0.1732.535𝑥𝑥+−0.0214.027

Tài liệu khác của Đại học Công nghiệp Thực phẩm Thành phố Hồ Chí Minh

Preview text:

Câu 1: Một thiết bị sấy lý thuyết để VL với năng suất nhập liệu STTx10kg/h. Độ ẩm vật liệu đầu
70%, độ ẩm cuối 9%. Không khí sấy ban đầu có trạng thái trước khi vào bộ phận đốt nóng A (t0 =
200C, φ0 = 70%), và ra khỏi thiết bị sấy có φ2 = 50%. t2 =50Oc
a. Xác định lượng nước bốc hơi khỏi vật liệu trong
b. Tính suất lượng dòng không khí sấy và công suất nhiệt của thiết bị sấy.
c. Biểu diễn quá trình sấy này trên đồ thị không khí ẩm
d. Xác định thế sấy trong trường hợp này
e. Để tăng hiệu quả (độ ẩm cuối thấp hơn, mà vẫn giữ tgian sấy không đổi) ta phải làm ntn? Để
giảm nhiệt độ sấy (do vật liệu chịu nhiệt kém) ta phải làm gì?
f. Nếu sấy thực tế tổn thất nhiệt 5%, tính và xác định đồ thị sấy thực tế L1 = STTx10kg/h = 18×10 kg/h x1 = 0,7 x2 = 0,09 A (t0 = 20 0C; φ0 = 70%) C (t2 = 500C; φ2 = 50%)
a. Lượng nước bốc hơi khỏi vật liệu trong:
W = L1× 𝑥1−𝑥2 = 180× 0 ,7−0,09 = 120,66 kg/h 1−𝑥2 1−0,09
b. Suất lượng dòng không khí sấy và công suất nhiệt của thiết bị sấy: - Ta có: A (t0=20 0C; φ0 = 70%)
=> Tra đồ thị không khí ẩm: Y0 = 10,5 g ẩm/kg KKK; H0 = 10,9 Kcal/kg KKK
- Ta có: C (t2 =500C; φ2 = 50%)
=> Tra đồ thị không khí ẩm: Y2 = 42 g ẩm/kg KKK; H2 = 37 Kcal/kg KKK -
Suất lượng dòng không khí sấy:
G = 𝑌2𝑤−𝑌0 = (42−10120,5,)66 × 10−3 = 3830,48 kg
KKK/h - Công suất nhiệt sấy của thiết bị sấy: Q = 𝑊 × 𝑞𝑠 (42−10,5) 10 = 99975,43 Kcal/h
c. Biểu diễn quá trình sấy trên đồ thị không khí ẩm: d.
Thế sấy của quá trình sấy:
Tra giản đồ, ta có: B (tkhô=128 0C; tư=380C) => Thế sấy:
∆𝑡𝑠ấ𝑦 = tkhô - tư= 128 – 38 = 900C e.
- Các phương pháp tăng hiệu quả sấy mà vẫn giữ nguyên thời gian sấy: + Tăng nhiệt độ sấy
+ Tăng lưu lượng không khí sấy.
- Để giảm nhiệt độ sấy do vật liệu chịu nhiệt kém ta phải thay đổi phương pháp và thiết bị sấy.
f. Tính và xác định đồ thị sấy thực tế:
Ta có: 𝑄𝐺 = 99975,43 Kcal/h
=> 𝑄𝑡ℎự𝑐 𝑡ế = 𝑄𝐺 × 95% = 99975,43 × 95% = 94976,66 Kcal/h Vì: Q 𝐻 −𝐻 𝑦2−𝑦0 =>
𝑄𝑡ℎự𝑐 𝑡ế = 𝑊 ⋅ 𝐻𝑌22′−−𝐻𝑌00
=> 𝐻2′ = 35,695 Kcal/Kg KKK
- Đồ thị sấy thực tế:
Câu 2: Một thiết bị sấy lý thuyết để VL với năng suất nhập liệu STTx 10kg/h. Độ ẩm vật liệu đầu
70%, độ ẩm cuối 9%. Không khí sấy ban đầu có trạng thái trước khi vào bộ phận đốt nóng A (t0 =
300C, φ0 = 80%), trước khi vào buồng sấy có t1=80oC và ra khỏi thiết bị sấy có φ = 50%.
a. Xác định lượng nước bốc hơi khỏi vật liệu trong 1 giờ.
b. Tính suất lượng dòng không khí sấy và công suất nhiệt của thiết bị sấy.
c. Biểu diễn quá trình sấy này trên đồ thị không khí ẩm L1 = STTx10kg/h = 18×10 kg/h x1 = 0,7 x2 = 0,09
A (t0 = 300C, φ0 = 80%) tra đồ thị: Y0= 22 g ẩm/kg KKK; H0=20,1 Kcal/kg KKK
Ta có: Y1 = Y0 = 21,8 g ẩm/kg KKK
B (t1 = 80oC, Y1 = 22 g ẩm/kg KKK) tra đồ thị: H1 = 33,2 Kcal/kg KKK
Ta có: H2 = H1 = 33,2 Kcal/kg KKK
C (φ2 = 50%, H2 = 33,2 Kcal/kg KKK) tra đồ thị: Y2 = 35,4 g ẩm/kg KKK
a. Lượng nước bốc hơi khỏi vật liệu trong 1 giờ:
W = L1× 𝑥1−𝑥2 =180× 0 ,7−0,09 = 120,66 kg/h 1−𝑥2 1−0,09
b. Suất lượng dòng không khí sấy và công suất nhiệt của thiết bị sấy:
- Suất lượng dòng không khí sấy: G =
𝑌2𝑤−𝑌1 = (35,4120−22,66)10−3 = 9004,48
kg KKK/h - Công suất nhiệt của thiết bị sấy: Q = 𝑊 × 𝑞𝑠 𝑌2−𝑌0 = 120,66 Kcal/h
c. Biểu diễn quá trình sấy trên đồ thị không khí ẩm
Câu 3: Sấy STTx100kg/h một loại vật liệu, độ ẩm ban đầu của vật liệu là 85% (vật liệu ướt), độ
ẩm sau sấy là 10% (vật liệu ướt). Nhiệt độ khí trời là 300C độ ẩm 80%, được đun lên 900C, rồi thổi
vào buồng sấy, không khí ra khỏi buồng sấy độ ẩm 60% a)
Biểu diễn quá trình sấy này trên đồ thị không khí ẩm (nộp lại đồ thị) b)
Tính lượng vật liệu thu được sau khi sấy và lượng ẩm đã bay ra(kg/h) c)
Tính lượng không khí khô cần thiết (kg/h) để sấy lượng vật liệu trên. L1 =
STTx100kg/h = 18×10 kg/h x1 = 0,85 x2 = 0,1
A (t0 = 300C, φ0 = 80%) tra đồ thị: Y0=22 g ẩm/kg KKK; H0=20,1 Kcal/kg KKK B (t1 = 90oC) C (φ2 = 60%)
a. Biểu diễn quá trình sấy trên đồ thị không khí ẩm:
b. Lượng vật liệu thu được sau khi sấy và lượng ẩm đã bay ra:
W = L1× 𝑥1−𝑥2 = 1800× 0 ,85−0,1 = 1500 kg/h 1−𝑥2 1−0,1
L2 = L1 – W = 1800 – 1500 = 300 kg/h
c. Lượng không khí khô cần thiết để sấy lượng vật liệu trên G = 𝑤 = G = 𝑤 𝑌2−𝑌1 𝑌2−𝑌0
Câu 4: Một thiết bị sấy lý thuyết năng suất nhập liệu STTx10 kg/h. Độ ẩm vật liệu đầu 80%, độ
ẩm cuối 20%. Không khí sấy ban đầu có trạng thái trước khi vào bộ phận đốt nóng A (t0 = 300C,
φ0 = 80%) và ra khỏi thiết bị sấy có nhiệt độ C (t2 = 400C, φ0 = 60%).
a. Xác định lượng nước bốc hơi khỏi vật liệu trong 1 giờ.
b. Tính suất lượng dòng không khí sấy và công suất nhiệt của thiết bị sấy. L1 =
STTx10 kg/h = 18×10 kg/h x1 = 0,8 x2 = 0,2 A (t0 = 300C, φ0 = 80%) C (t2 = 400C, φ0 = 60%)
a. Lượng nước bốc hơi khỏi vật liệu trong 1 giờ:
W.h = L1× 𝑥1−𝑥2 = 180× 0 ,8−0,2 x 1 = 135 kg 1−𝑥2 1−0,2
b. Lượng dòng không khí sấy và công suất nhiệt của thiết bị sấy:
- Ta có: A (t0 = 300C, φ0 = 80%)
=> Tra đồ thị không khí ẩm: Y0 = 22 g ẩm/kg KKK; H0 = 20 Kcal/kg KKK
- Ta có: C (t2 = 400C, φ0 = 60%)
=> Tra đồ thị không khí ẩm: Y2 = 29 g ẩm/kg KKK; H2 = 26 Kcal/kg KKK -
Lượng dòng không khí sấy: G = 𝑤 −3 kg KKK/h 𝑌2−𝑌1 (29−22)10 -
Công suất nhiệt sấy của thiết bị: Q = 𝑊 × 𝑞𝑠 Kcal/h
Câu 5: Xác định suất lượng của dòng không khí khô và công suất nhiệt cần thiết trong một thiết
bị sấy lý thuyết để bốc hơi STTx10 kg ẩm/h từ vật liệu ẩm nếu trạng thái ban đầu của không khí
(trước khi vào bộ phận đốt nóng) là to = 20oC φo = 0,8 và trạng thái cuối của không khí (sau khi
rời khỏi phòng sấy) là t2 = 50oC và φ2 = 0,5
W = STTx10 kg ẩm/h = 18x10 kg ẩm/h A (t0= 200C, 𝜑0 = 0,8)
=> Tra đồ thị không khí ẩm: Y0 = 12 g ẩm/kg KKK; H0 = 11,2 Kcal/kg KKK C (t0= 500C, 𝜑0 = 0,5)
=> Tra đồ thị không khí ẩm: Y2 = 42 g ẩm/kg KKK; H2 = 37 Kcal/kg KKK
- Lượng dòng không khí sấy: G = 𝑌 2𝑤−𝑌1 = 180 −3 = 6000 kg KKK/h (42−12)10
- Công suất nhiệt sấy của thiết bị: Q = 𝑊 × 𝑞𝑠 = 154800 Kcal/h
Câu 6: Một hỗn hợp khí có chứa NH3 được đem đi hấp thu ngược chiều, dung môi hấp thu là nước.
Hỗn hợp khí đi vào có lưu lượng là STTx100 m3/h ở áp suất 2atm, nhiệt độ 300C, có nồng độ NH3
là 2% theo thể tích và cần được hấp thu 90% lượng NH3 này. Dung môi vào tháp hấp thu có nhiệt
độ 300C, chứa 0,005 mol NH3/mol dung. Lượng dung môi sử dụng bằng 1,5 lần lượng dung môi
tối thiểu. Nồng độ cực đại NH3 khi cân bằng là 0,15 (mol NH3/mol dung môi). Tính lượng dung môi sử dụng.
V = STTx100 m3/h = 18x100 m3/h P = 2 atm t0 = 300C 𝑦đ = 2%
𝑋đ = 0,005 mol NH3/mol dung môi
𝐿𝑡𝑟 = 1,5 × 𝐿𝑡𝑟,𝑚𝑖𝑛
𝑋∗ = 0,15 mol NH3/mol dung môi - Quy đổi: 𝑃𝑉 2×1800 𝑉 → 𝐺: 𝐺 =
== 144,89 𝑘𝑚𝑜𝑙/ℎ 𝑅𝑇 0,082×(273+30) 𝑦đ
𝑦đ = 2% → 𝑌đ = 1−𝑦đ == 0,0204
𝐺 → 𝐺𝑡𝑟: 𝐺𝑡𝑟 = 𝐺 × (1 − 𝑦đ) = 144,89 × (1 − 0,02) = 141,9922 𝑘𝑚𝑜𝑙/ℎ -
Thu hồi 90% NH3 nên nồng độ dòng khí ra khỏi tháp:
𝑌𝑐 = (1 − 0,9) × 𝑌đ = (1 − 0,9) × 0,0204 = 2,04 × 10−3
𝐿𝑡𝑟,𝑚𝑖𝑛 = 𝐺𝑡𝑟 × 𝑋𝑌∗đ−−𝑋𝑌𝑐đ 𝑘𝑚𝑜𝑙/ℎ
- Lượng dung môi sử dụng:
𝐿𝑡𝑟 = 1,5 × 𝐿𝑡𝑟,𝑚𝑖𝑛 = 1,5 × 17,44 = 26,16 𝑘𝑔/ℎ
Câu 7. Một thiết bị hấp thụ một hỗn hợp khí NH3 với lưu lượng hỗn hợp khí vào tháp là STTx1000
m3/h ở 25oC áp suất 1 at, nồng độ khí vào tháp chiếm 6% thể tích NH3, sau khi hấp thụ nồng độ
giảm xuống còn 1,2% thể tích NH3. Dung môi dùng nước sạch ở nhiệt độ ở 25oC. Cho lượng dung
môi vào tháp bằng 1,5 lần lượng dung môi tối thiểu, quá trình hấp thu xuôi chiều và phương trình
đường cân bằng Y* =1,6 X Xác định:
a) Lưu lượng dung môi đưa vào tháp?
b) Nồng độ pha lỏng ra khỏi tháp? V = STTx1000 m3/h = 18x1000 m3/h P = 1 atm t0 = 250C 𝑦đ = 6% 𝑦𝑐 = 1,2% 𝑋đ = 0
𝐿𝑡𝑟 = 1,5 × 𝐿𝑡𝑟,𝑚𝑖𝑛 𝑌∗ = 1,6𝑋
a) Lưu lượng dung môi đưa vào tháp: - Ta có: 𝑦đ
𝑦đ = 6% → 𝑌đ = 1−𝑦đ == 0,064 𝑦𝑐
𝑦𝑐 = 1,2% → 𝑌𝑐 = 1−𝑦𝑐 == 0,012 𝑃𝑉 1×18000 𝐺 =
== 736,62 𝑘𝑚𝑜𝑙/ℎ 𝑅𝑇 0,082×(273+25)
𝐺𝑡𝑟 = 𝐺 × (1 − 𝑦đ) = 736,62 × (1 − 0,06) = 692,4228 𝑘𝑚𝑜𝑙/ℎ
𝑌∗ = 1,6𝑋: 𝑌∗ = 𝑌𝑐 = 0,012 = 1,6𝑋 → 𝑋 = 7,5 × 10−3
𝐿𝑡𝑟,𝑚𝑖𝑛 = 𝐺𝑡𝑟 × 𝑋𝑌∗đ−−𝑋𝑌𝑐đ 𝑘𝑚𝑜𝑙/ℎ
𝐿𝑡𝑟 = 1,5 × 𝐿𝑡𝑟,𝑚𝑖𝑛 = 1,5 × 4800 = 7200 𝑘𝑔/ℎ b)
Nồng độ pha lỏng ra khỏi tháp:
- Ta có phương trình cân bằng vật chất:
𝐿𝑡𝑟 × (𝑋𝑐 − 𝑋đ) = 𝐺𝑡𝑟 × (𝑌đ − 𝑌𝑐)
⇔ 7200 × (𝑋𝑐 − 0) = 692,4228 × (0,064 − 0,012)
⇒ 𝑋𝑐 = 5 × 10−3= 0,5%
Câu 8. Xét quá trình hấp thụ hỗn hợp khí H2S với lưu lượng hỗn hợp khí vào tháp là STTx750
m3/h ở 30oC áp suất 1 at, nồng độ khí vào tháp chiếm 10% mol, sau khi hấp thụ nồng độ giảm
xuống còn 1,0% thể tích. Dung môi dùng nước sạch ở nhiệt độ ở 30oC. Cho lượng dung môi vào
tháp bằng 1,4 lần lượng dung môi tối thiểu, quá trình hấp thu xuôi chiều và phương trình đường
cân bằng Y* =1,5 X. Tính lưu lượng dung môi sử dụng và nồng độ pha lỏng ra khỏi tháp.
V = STTx750 m3/h = 18x750 m3/h = 13500 m3/h P = 1 atm t0 = 300C 𝑦đ = 10% 𝑦𝑐 = 1% 𝑋đ = 0
𝐿𝑡𝑟 = 1,4 × 𝐿𝑡𝑟,𝑚𝑖𝑛 𝑌∗ = 1,5𝑋 - Quy đổi: 𝑦đ = 10% → 𝑌đ 1−𝑦đ 1−0,1 𝑦𝑐 = 1% → 𝑌𝑐 1−𝑦𝑐 1−0,01 𝐺 𝑘𝑚𝑜𝑙/ℎ 𝑅𝑇 0,082×(273+30)
𝑌∗ = 1,5𝑋: 𝑌∗ = 𝑌𝑐 = 0,0101 = 1,5𝑋 → 𝑋 = 6,73 × 10−3 𝐺𝑡𝑟 =
𝐺 × (1 − 𝑦đ) = 543,35 × (1 − 0,1) = 489,015 𝑘𝑚𝑜𝑙/ℎ
𝐿𝑡𝑟,𝑚𝑖𝑛 = 𝐺𝑡𝑟 × 𝑋𝑌∗đ−−𝑋𝑌𝑐đ = 489,015 × 6
0,73,11×−100,0101−3−0 = 7258,93 𝑘𝑚𝑜𝑙/ℎ
𝐿𝑡𝑟 = 1,4 × 𝐿𝑡𝑟,𝑚𝑖𝑛 = 1,4 × 7258,93 = 10162,502 𝑘𝑔/ℎ -
Cân bằng cho đầu vào và đầu ra của thiết bị:
𝐿𝑡𝑟 × (𝑋𝑐 − 𝑋đ) = 𝐺𝑡𝑟 × (𝑌đ − 𝑌𝑐)
⇔ 10162,502 × (𝑋𝑐 − 0) = 489,015 × (0,11 − 0,0101)
⇒ 𝑋𝑐 = 4,8 × 10−3
Câu 9. Một thiết bị hấp thụ một hỗn hợp khí HCl với lưu lượng hỗn hợp khí vào tháp là STTx500
m3/h ở 25oC áp suất 1 at, nồng độ khí vào tháp chiếm 7% thể tích HCl, sau khi hấp thụ nồng độ
giảm xuống còn 1,2% thể tích HCl. Dung môi dùng nước sạch ở nhiệt độ ở 25oC. Cho lượng dung
môi vào tháp bằng 1,3 lần lượng dung môi tối thiểu, quá trình hấp thu xuôi chiều và phương trình
đường cân bằng Y* =1,6 X Xác định:
a) Lưu lượng dung môi đưa vào tháp?
b) Nồng độ pha lỏng ra khỏi tháp?
V = STTx500 m3/h = 18x500 m3/h = 9000 m3/h P = 1 atm t0 = 250C 𝑦đ = 7% 𝑦𝑐 = 1,2% 𝑋đ = 0
𝐿𝑡𝑟 = 1,3 × 𝐿𝑡𝑟,𝑚𝑖𝑛 𝑌∗ = 1,6𝑋
a) Lưu lượng dung môi đưa vào tháp: - Quy đổi:
𝑦đ = 7% →Yđ=1−𝑦đ𝑦đ=1 −0,007,07 = 0,075 𝑣𝑐 = 1.2% →Yc
Ta có:{ 𝑌∗ = 1.6𝑋 => 𝑋∗ = 0,0075 𝑇ℎ𝑎𝑦 𝑌 = 𝑌𝑐 = 0.0121 V → G: kmol/h
G → Gtr: Gtr = Gy(1 - yđ) = 368,31 (1 - 0,07) = 342,53 kmol/h L 𝑋𝑐−𝑋đ 7,5×10−3−0 kmol/h
- Lưu lượng dung môi đưa vào tháp:
Ltr = 1,3Lmin = 1,3 × 2872,68 = 3734,484 kmol/h
b) Nồng độ pha lỏng ra khỏi tháp:
- Cân bằng cho đầu vào và đầu ra của thiết bị:
𝐿𝑡𝑟 × (𝑋𝑐 − 𝑋đ) = 𝐺𝑡𝑟 × (𝑌đ − 𝑌𝑐)
⇔ 3734,484 (Xc - 0) = 342,53 (0,075 − 0,0121)
⇒ 𝑋𝑐 = 5,769 × 10−3
Câu 10. Một thiết bị hấp thụ một hỗn hợp khí H2S với lưu lượng hỗn hợp khí vào tháp là STTx100
m3/h ở 25oC áp suất 1 at, nồng độ khí vào tháp chiếm 5% mol, sau khi hấp thụ nồng độ giảm xuống
còn 0,5% mol. Dung môi dùng nước sạch ở nhiệt độ ở 25oC. Cho lượng dung môi vào tháp bằng
1,3 lần lượng dung môi tối thiểu, quá trình hấp thu xuôi chiều Xác định:
a) Lưu lượng dung môi đưa vào tháp; Nồng độ pha lỏng ra khỏi tháp?
b) Xác định số mâm lý thuyết Xuôi chiều H2S V = STTx100 = 18x100 m3/h
P = 1 atm t0 = 250C ⇒ 𝐻𝐻2𝑆 = 0,411 × 106 mmHg yđ = 5% yc = 0,5% H2O- 𝑡𝐻2𝑂=25oC Ltr=1,3Lmin
a) Lưu lượng dung môi đưa vào tháp, nồng độ pha lỏng ra khỏi tháp: - Theo Định luật Henry: Pi = H.x
y = 𝑃𝑖 = 𝐻 .𝑥 = 𝑚. 𝑥 (1) 𝑃 𝑃 - Đặt m = 𝐻 =6 = 544,7 𝑃
- Ta có: {𝐻2𝑆 → 𝐻2𝑂 𝑡𝑟𝑎→ 𝐻 = 0,414. 106𝑚𝑚𝐻𝑔 𝑡 = 25℃ - Quy đổi: yđ = 5% → Yđ = 𝑦đ = = 0,05 1−𝑦đ yc = 0,5% → Yc = 𝑦𝑐 = = 5,025. 10−3 1−𝑦𝑐 - Mặc khác: y = 𝑌 x = 𝑋 1+𝑌 1+𝑋 thay (1) vào: Y = 𝑚𝑋 ⇒ Y = 544,7𝑋 1+(1−𝑚)𝑋 1−543,7𝑋 Yc = 5,02 × 10−3 ⇒ 𝑋 G kmol/h
G → Gtr: Gtr = G(1 - yđ) = 73,66 (1 - 0,05) = 69,977 kmol/h L 𝑋𝑐−𝑋đ 1,53×10−3−0 kmol/h
- Lưu lượng dung môi đưa vào tháp:
Ltr = 1,3Lmin = 1,3× 2148,48 = 2793,024 kmol/h -
Nồng độ pha lỏng ra khỏi tháp:
Cân bằng cho đầu vào và đầu ra của thiết bị:
𝐿𝑡𝑟 × (𝑋𝑐 − 𝑋đ) = 𝐺𝑡𝑟 × (𝑌đ − 𝑌𝑐)
⇔ 2793,024 (Xc-0)= 73,66 (0,052 − 5,025 × 10−3) ⇒ Xc=1,24× 10−3
b) Xác định số mâm lý thuyết: - Quy đổi:
Yc = 5,025. 10−3 → Xc = 9.133x10-6 Yđ = 0,05 → Xđ = 8.7x10-5
- Phương trình đường làm việc của quá trình hấp thu: Y = AX + B Với: A = 𝐿𝑡𝑟 = 2793 ,024 = 39,91 𝐺𝑡𝑟 69,977
B = 𝑌𝑐 − 𝐺𝐿𝑡𝑟𝑡𝑟 . 𝑋đ = 5,025. 10−3 − × 8.7x10−5 = 1,55x10-3 =>Y=39,91X+1.55x10-3 y
Câu 11. Một thiết bị hấp thụ một hỗn hợp khí CO2 với lưu lượng hỗn hợp khí vào tháp là STTx200
m3/h ở 25oC áp suất 1 at, nồng độ khí vào tháp chiếm 5% mol, sau khi hấp thụ nồng độ giảm xuống
còn 0,5% mol. Dung môi dùng nước sạch ở nhiệt độ ở 25oC. Cho lượng dung môi vào tháp bằng
1,5 lần lượng dung môi tối thiểu, quá trình hấp thu xuôi chiều. Xác định: Xác định số mâm lý thuyết Xuôi chiều CO2 V = STTx200 = 18x200 m3/h
P = 1 atm t0 = 250C ⇒ 𝐻𝐶𝑂2 = 1, 24 × 106 mmHg yđ = 5% yc = 0,5% H2O- 𝑡𝐻2𝑂 = 25oC Ltr=1,5Lmin - Theo Định luật Henry: Pi = H.x
y = 𝑃𝑖 = 𝐻 .𝑥 = 𝑚. 𝑥 (1) 𝑃 𝑃
- Ta có: {𝐻2𝑆 → 𝐻2𝑂 𝑡𝑟𝑎→ 𝐻 = 1, 24 × 106 𝑚𝑚𝐻𝑔 𝑡 = 25℃ - Đặt m = 𝑯
= 𝟏,𝟐𝟒×𝟏𝟎𝟔 = 1631,58 𝑷 𝟕𝟔𝟎 - Quy đổi: yđ = 5% → Yđ = 𝑦đ = = 0,05 1−𝑦đ yc = 0,5% → Yc = 𝑦𝑐 = = 5,025. 10−3 1−𝑦𝑐 - Mặc khác: y = 𝑌 x = 𝑋 1+𝑌 1+𝑋 thay (1) vào: Y = 𝑚𝑋 ⇒ Y = 𝑋 𝑋 𝑋 Yc = ⇒ 𝑋 = 3,06 × 10−3 V → G kmol/h
G → Gtr: Gtr = G(1 - yđ) = 147,32 (1 - 0,05) = 139,954 kmol/h L kmol/h 𝑋
- Lưu lượng dung môi đưa vào tháp:
Ltr = 1,5Lmin = 1,5 × 2057 = 3085,5 kmol/h -
Nồng độ pha lỏng ra khỏi tháp:
Cân bằng cho đầu vào và đầu ra của thiết bị:
𝐿𝑡𝑟 × (𝑋𝑐 − 𝑋đ) = 𝐺𝑡𝑟 × (𝑌đ − 𝑌𝑐)
⇔ 3085,5 (Xc-0)= 139,954 (0,05 − 5,025 × 10−3) ⇒ Xc = 2,04× 10−3 - Quy đổi:
Yc = 5,025. 10−3 → Xc = 9.133x10-6 Yđ = 0,05 → Xđ = 8.7x10-5
- Phương trình đường làm việc của quá trình hấp thu: Y = AX + B Với: A = 3085 ,5 = 2793,024 = 19,96 𝐺𝑡𝑟 139,954
B = 𝑌𝑐 − 𝐺𝐿𝑡𝑟𝑡𝑟 . 𝑋đ = 5,025. 10−3 − × 8.7x10−5 = 3,29x10-3 =>Y= 19,96X + 3,29x10-3
Câu 12. Hỗn hợp Aceton và nước được phân tách trong một tháp chưng cất liên tục ở áp suất
thường (nhập liệu ở trạng thái lỏng - sôi) với suất lượng STTx 10 kmol/h. Tung độ giao điểm các
đường làm việc là 0,48. Phương trình đường làm việc phần cất là y = 0,84x + 0,2. Lượng lỏng ra
khỏi thiết bị ngưng tụ hoàn lưu là 550 kmol/h. Xác định lượng sản phẩm đáy (kg/h) và phần khối
lượng Aceton trong dòng này. F = STTx 10 = 18x10 kmol/h yF=0,48 ycất = 0,84x + 0,2 L + D = 550 kmol/h 𝐹 = 𝐷 + 𝑊 Ta có : {
𝐹𝑥𝐹 = 𝐷𝑥𝐷 + 𝑊𝑥𝑤 - Tìm xF:
Thay yF=0,48 vào ycất = 0,84x + 0,2 ⇒ xF=0,33 - Tìm xD: 𝑅 Ta có: y =𝑥 +
𝑅𝑅+1 𝑅x+D1 mà y = 0,84x + 0,2⇒ {𝑅+x 1 D ==00,84,2 𝑅+1 𝑅 = 0,84𝑅 + 0,84 0,16𝑅 = 0,84 𝑅 = 5,25 ⇒ { ⇒ { ⇒ { xD = 0,2𝑅 + 0,2 xD = 0,2𝑅 + 0,2 xD = 1,25 Tìm D 𝑙 + 𝐷 = 550 { 𝑙
⇒ 𝑅 × 𝐷 + 𝐷 = 550 ⇒ 5,25𝐷 + 𝐷 = 550 ⇒ 𝐷 = 88 k mol/h R = 𝐷
Tìm W; 𝒙𝒘 𝐹 = 𝐷 + 𝑊 180 = 88 + 𝑊
𝑊 = 92 𝑘𝑚𝑜𝑙/ℎ { ⇒ { ⇒ {
𝐹𝑥𝐹 = 𝐷𝑥𝐷 + 𝑊𝑥𝑤
180 × 0,33 = 88 × 1,25 + 𝑊𝑥𝑤 xw = 0,55
Câu 13. Một hỗn hợp Benzen_Toluen có suất lượng STTx100 kg/h, nồng độ nhập liệu là 30%
mol, sp đỉnh 80%mol và sản phẩm đáy chứa 5%mol . Hơi ra ở đỉnh được ngưng tụ hoàn toàn,
tỉ số hoàn lưu sử dụng bằng 2,0 lần tỉ số hoàn lưu tối thiểu. Xác định: a) Suất lượng các dòng sản phẩm b) Số mâm lý thuyết C6H6-C6H5CH3
𝐹 = STTx100 = 18x100 𝑘𝑔/ℎ 𝑥𝐹 = 30%mol 𝑥𝐷 = 80%mol 𝑥𝑤 = 5%mol R= 2Rmin
a) Suất lượng các dòng sản phẩm: 𝐹 = 𝐷 + 𝑊 (1) Ta có : {
𝐹𝑥𝐹 = 𝐷𝑥𝐷 + 𝑊𝑥𝑤 (2)
𝑀𝐹 = 𝑥𝐹𝑀𝑅 + (1 − 𝑥𝐹)𝑀𝑁 = 0.3 ∗ 78 + (1 − 0.3) ∗ 92 = 87.8 F Từ (1) và (2) suy ra 20,5 = 𝐷 + 𝑊 {
20,5 ∗ 0.3 = 𝐷 ∗ 0.8 + 𝑊 ∗ 0.05 =>{ 𝐷 = 6,83 𝑊 = 13,67 x 0 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 y 0 11.8 21.4 38 51.1 61.9 71.2 79 85.4 91 95.9 100
𝑥𝐹 = 0.3 → 𝑦∗𝐹 = 51.1% = 0.511 R 𝑦∗𝐹−𝑥𝐹 0.511−0.3 R = 2Rmin = 2x1.369 = 2.738 𝑦𝑐ấ𝑡 𝑅+1 𝑅+1 2.738+1 2.738+1 𝑦𝑐ℎư𝑛𝑔 𝑅+1 𝑅+1 2.738+1 2.738+1 F 𝐷 6,83
{𝑦𝑐𝑦ℎ𝑐ưấ𝑛𝑔𝑡 ==0.1732.535𝑥𝑥+−0.0214.027

Tài liệu liên quan: