Vegyipari és biomérnöki műveletek

Vegyipari műveletek számolási gyakorlat

Egy csőköteges hűtőben 7500 kg/h, 3,35 kJ/kg*K fajhőjű anyagot kell lehűteni 90 °C –ról 30 °C –ra. A hűtőközeg 15 °C –os víz, a hűtővíz és az anyag hőmérséklete közötti különbség minimálisan 5 °C. Számítsa ki egyenáram esetén a közepes hőmérsékletkülönbséget, a hűtőfelületet és a hűtővíz-szükségletet. k = 1396 W/m2*K

h

kg75001 m

Kkg

J3350

Kkg

kJ35,31

pc

CT 9010

CT v 301

?2 m

Kkg

J4180

Kkg

kJ18,42

pc

CT 1520

?2 vT

Km

W1396

2 k

CT 5min

? atlT

?A

h

kg75001 m

Kkg

kJ3350

Kkg

kJ35,31

pc

CT 9010

CT v 301

2m

Kkg

kJ4180

Kkg

kJ18,42

pc

CT 1520

vT2

Km

W1396

2 k

CT 5min

v

vatlT

0

0

ln

atlTk

QA

atlvpvp TAkTTcmTTcmQ 2022211011

W418750MJ/h5,1507

3090335075001101,1

CCKkg

J

h

kgTTcmQ vp

CCCTT 75159020100

CCCTCT vv 255305 2min

C

C

CCC

T

v

vátl

8,25

5

75ln

575

ln 0

0

2

2

m6,118,25

Km

W1396

W418750

CTk

QA

átl

kg/s0,101525J/kgK4180

W418750

,2,22,2

CCTTc

Qm

bekip

Ellenőrzés: …………

100 kg/h forrponton levő 30%-os NaOH-oldatot 0,5 bar nyomáson 143°C-os fűtőgőzzel

40%-osra párolunk be. A hőveszteség 150 kJ/h. Mennyi a fűtőgőzszükséglet?

Mekkora felületű bepárlóra van szükség, ha a korrigált hőátbocsátási tényező 800 W/m2K?

• Értelmezzük a kérdést! Készítsünk rajzot!• Írjuk fel az adatokat!• Váltsuk át alap SI egységekbe a mértékegységeket! (nem

feltétlenül szükséges a feladat elején, de segíthet)• Készítsünk megoldási tervet!

Folyamatos bepárló

7

ROBERT BEPÁRLÓ

100 kg/h forrponton levő 30%-os NaOH-oldatot 0,5 bar nyomáson 143°C-os fűtőgőzzel 40%-osra párolunk be. A hőveszteség 150 kJ/h.

Mennyi a fűtőgőzszükséglet? Mekkora felületű bepárlóra van szükség, ha a korrigált hőátbocsátási tényező 800 W/m2K?

• Értelmezzük a kérdést! Készítsünk rajzot!• Írjuk fel az adatokat!• Váltsuk át alap SI egységekbe a mértékegységeket! (nem

feltétlenül szükséges a feladat elején, de segíthet)• Készítsünk megoldási tervet!

h

kg1000 Sm

3,00 x

4,01 x

bar 5,0p

C143T

h

kJ150vesztQ

?

?

A

mm GKG Km

W800 2korr

k

Csak az állandósult (stacionárius) állapotot vizsgáljuk.

10

Teljes anyagmérleg:

VSS mmm 10

A bepárló komponensmérlege:

1100 xmxm SS

A bepárló entalpiamérlege:

veszt11'

00'' Qimimimimim VVSGKGKSGG

GKG mm

Megoldásterv

? GKG mm

VSS mmm 10

1100 xmxm SS

veszt11'

00'' " Qimimimimim VVSGKGKSGG

korrkorrG TAkrmQ

1TTT Gkorr

?A

Merkel-diagram

12

Abszcissza (vízszintes tengely): tömegtört (kg oldott anyag/kg oldat vagy százalékosan)Ordináta (függőleges tengely): elegy fajlagos entalpiája (kJ/kg oldat). Tiszta oldószer entalpiája 0 oC hőmérsékleten, folyadék állapotban 0.

NaOH-víz koncentráció-entalpia diagram

Merkel-diagram

13

Abszcissza (vízszintes tengely): tömegtört (kg oldott anyag/kg oldat vagy százalékosan)Ordináta (függőleges tengely): elegy fajlagos entalpiája (kJ/kg oldat). Tiszta oldószer entalpiája 0 oC hőmérsékleten, folyadék állapotban 0.Fagyáspont görbék – alatta a szilárd fázis, felette telítetlen oldat.

NaOH-víz koncentráció-entalpia diagram

Merkel-diagram

14

Abszcissza (vízszintes tengely): tömegtört (kg oldott anyag/kg oldat vagy százalékosan)Ordináta (függőleges tengely): elegy fajlagos entalpiája (kJ/kg oldat). Tiszta oldószer entalpiája 0 oC hőmérsékleten, folyadék állapotban 0.Fagyáspont görbék – alatta a szilárd fázis, felette telítetlen oldat.Izotermák – az adott hőmérséklű oldatok entalpiája.

NaOH-víz koncentráció-entalpia diagram

Merkel-diagram

15

Abszcissza (vízszintes tengely): tömegtört (kg oldott anyag/kg oldat vagy százalékosan)Ordináta (függőleges tengely): elegy fajlagos entalpiája (kJ/kg oldat). Tiszta oldószer entalpiája 0 oC hőmérsékleten, folyadék állapotban 0.Fagyáspont görbék – alatta a szilárd fázis, felette telítetlen oldat.Izotermák – az adott hőmérsékleten forrásponti pontokat kötik össze. Izobárok– az adott nyomású oldatok entalpiái

NaOH-víz koncentráció-entalpia diagram

Leolvasás a Merkel diagramról

16

kérdés: 30 tömeg% NaOH tartalmú oldat entalpiája a forráspontján, ha a bepárlóban a nyomás 0,5 bar.

Leolvasás a Merkel diagramról

17

kérdés: 30 tömeg% NaOH tartalmú oldat entalpiája a forráspontján, ha a bepárlóban a nyomás 0,5 bar.

A betáplált oldatnak vagy ismert a hőmérséklete, vagy forrponti.

Leolvasás a Merkel diagramról

18

kérdés: 40 tömeg% NaOH tartalmú oldat entalpiája a forráspontján, ha a bepárlóban a nyomás 0,5 bar.

A tömény oldat mindig forrponti!

Leolvasás a Merkel diagramról

19

kérdés: 40 tömeg% NaOH tartalmú oldat entalpiája a forráspontján, ha a bepárlóban a nyomás 0,5 bar. Milyen hőmérsékleten forr ez az oldat?

h

kg

h

kg

x

xmm SS 75

4,0

3,0100

1

001

h

kg

h

kg

h

kgmmm SSV 257510010

h

kJ

kg

kJ

h

kg

kg

kJ

h

kg

kg

kJ

h

kg

QimimimQ vesztVVSS

1504,264525401004075

''01 01

h

kJQ 65285

kg

kJ105,2136rC143T táblázatzvízgő

G

rmQ G

h

kg

kgkJ

hkJ

r

QmG 56,30

105,2136

65285

2

2

m 69,0110143

Km

W800

3600s1000J

65285

CCTk

QA

korrkorr