Tải bản đầy đủ

bài tập quá trình thiết bị phản ứng hóa học có lời giải

1) Một thiết bị đường kính 2m và chiều cao 5m được bảo ôn (cách nhiệt ) bằng một
lớp vật liệu cách nhiệt có chiều dày 75mm , nhiệt độ của thành thiết bị là 1460C ,
nhiệt độ bên ngoài của lớp cách nhiệt là 400C. Hãy xác định lượng nhiệt mất mát
qua lớp cách nhiệt có λ = 0,15W/m0C.
2)

Xác định nhiệt độ bên trong t2
và bên ngoài t3 của bề mặt
tường của một thiết bị trao đổi
nhiệt và t4 của mặt ngoài chất
cách nhiệt bọc kín thiết bị.
nhiệt độ không khí xung quanh
t5 = 100C . Thành thiết bị được
làm bằng thép CT3 dày 5mm.
Chiều dày của lớp cách nhiệt (
bảo ôn ) dày δ2 = 50mm. Hệ
số cấp nhiệt từ chất lỏng đến
thành thiết bị :α1=232W/m2.0C.
Hệ số cấp nhiệt từ bề mặt chất
cách nhiệt đến không khí
α2=10,4 W/m2.0C. Hệ số dẫn

nhiệt của lớp cách nhiệt λ 2 =
0,12W/m0C

3) Một thiết bị loại ống lồng ống dùng để làm lạnh một lưu thể với lưu lượng
bằng G = 36000kg/h. Nhiệt dung riêng 39000j/kg.độ , nhiệt độ đầu của lưu thể
là 80 0C và nhiệt độ cuối là 30 0C. Hỏi lượng nhiệt cần Q là bao nhiêu.
4) Xác định hiệu số nhiệt độ trung bình của thiết bị truyền nhiệt khi hai lưu thể
chuyển động ngược chiều biết rằng lưu thể 1 có t1đ = 300 0C và t1c = 200 0C, lưu
thể 2 có t2đ = 25 0C và t2c = 275 0C.
5) Một thiết bị truyền nhiệt có hiệu số nhiệt độ trung bình là Δtb = 540C. Hệ số cấp
nhiệt α1 = 250W/m2.độ, α2 = 100W/m2.độ, ống truyền nhiệt bằng thép có chiều
dày δ = 3mm , hệ số dẫn nhiệt λ = 50 W/m2 . độ, bề mặt truyền nhiệt là 25m2, hỏi
lượng nhiệt Q cần trao đổi là bao nhiêu?
6) Bề mặt truyền nhiệt cần làm lạnh bằng bao nhiêu để làm lạnh dung dịch có t1đ =
80 0C đến t1c = 40 0C với năng suất bằng 7200kg/h, nhiệt dung riêng của dung


dịch bằng 4500 J/kg.độ. Môi chất lạnh có nhiệ độ đầu là t2đ = 20 0C và t2c = 80
0
C. Hệ số truyền nhiệt K = 320 W/m2.độ. Bố trí lưu thể chuyển động ngược
chiều nhau.
7) Một thiết bị đường kính 3m và chiều cao 6m được bảo ôn cách nhiệt bằng một
lớp vật liệu cách nhiệt có chiều dày δ = 75mm , nhiệt độ thành thiết bị là 1500C
và nhiệt độ bên ngoài lớp cách nhiệt là 40 0C. hãy xác định lượng nhiệt mất mát
qua lớp cách nhiệt có λ = 0,15 W/m2.
8) Tường của một lò đốt gồm hai lớp một lớp gạch cách nhiệt δ1 = 500mm và lớp
gạch xây dựng có δ2 = 250mm. nhiệt độ trong lò là 13000C và nhiệt độ môi
trường ngoài lò là 250C . Hãy xác định.
 Mất mát nhiệt qua 1m2 của tường
 Nhiệt độ trên lớp giới hạn giữa lớp gạch cách nhiệt và gạch xây dựng
Hệ số cấp nhiệt từ khói lò đến tường lò α1 = 34,8W/m2.độ,từ tường lò đến
không khí α2 = 16,2W/m2. Hệ số dẫn nhiệt của gạch của gạch chịu nhiệt là
λ 1= 0,15 W/m2 và của gạch xây dựng là λ 2= 0,58 W/m2
9) Người ta dung nhiệt thừa của quá trình Cracking để đun nóng một chất hữu cơ
khác. Hãy xác định động lực trung bình của quá trình này nếu sản phẩm
Cracking có có t1đ = 400 0C và t1c = 250 0C, lưu thể 2 có t2đ = 25 0C và t2c = 175
0
C.
10) Nhiệt độ của thành ống truyền nhiệt loại ống xoắn ruột gà   38  2,5mm làm
bằng thép CT3 tăng lên bao nhiêu lần nếu phủ lên nó một lớp men dày 0,5mm .

Hệ số dẫn nhiệt của lớp men 1,05W/m.độ.
11) Một ống dẫn hơi dài 40m đường kính   51 2,5mm được bọc một lớp cách
nhiệt dày 30 mm. Nhiệt độ bề mặt ngoài của lớp cách nhiệt t2 = 45 0C và mặt
trong t1 = 175 0C. Hãy xác định lượng nhiệt tổn thất trong cả ống dẫn hơi này
trong vòng 1h . Hệ số dẫn nhiệt của lớp cách nhiệt λ = 0,116 W/m2


12)

13)

Đ/s bề mặt truyền nhiệt là không đủ.
14)

15) Tính lượng hơi thứ bốc hơi khi cô đặc 2000kg dung dịch muối KNO3 từ
nồng độ 12 % đến 70 % khối lượng.
16) Tinh nồng độ cuối của quá trình cô đặc dung dịch muối theo phần trăm khối
lượng nếu thu được 800 kg hơi thứ từ 2000kg dung dịch với nồng độ ban đầu là
10%.


17) Tính công suất lí thuyết của máy lạnh làm việc theo chu trình cacno nghịch
biết nhiệt độ bốc hơi là – 19 0C ; năng suất lạnh là Q = 17459W và nhiệt độ ngưng
tụ là 150C.
19)

A Chuyển Khối 7,8,9,13,14,15,17,18,19
1) Một hỗn hợp lỏng 58,8% mol Toluen và 41,2 % mol CCl4. Hãy xác định

nồng độ phần trăm khối lượng và nồng độ phần khối lượng tương đối của
hỗn hợp này.
0

2) Ở 25 C không khí ở áp suất P = 760mmHg chứa 14% thể tích khí Axetylen

tiếp xúc trực tiếp với dung dịch nước chứa 0,29.10-3 kgC2H2/kg nước. Hãy
xác định Axetylen sẽ di chuyển từ pha nào sang pha nào biết
hệ này tuân theo định luật Henry ở t = 250C. Hệ số Henry ψ = 1,01 .106
mmHg.
0

3) Ở 25 C không khí ở áp suất P = 765mmHg chứa 14% thể tích khí Axetylen

tiếp xúc trực tiếp với dung dịch nước chứa 0,153.10-3 kgC2H2/kg nước. Hãy
xác định động lực của quá trình chuyển khối ở thời điểm ban đầu biết
hệ này tuân theo định luật Henry ở t = 250C. Hệ số Henry ψ = 1,01 .106
mmHg.
4) Trong một thiết bị chuyển khối là việc ở áp suất tuyệt đối 3at. Hệ số cấp

khối trong pha lỏng  x = 22Kmol/m2.h ( Δx = 1 ) trong pha khí  y =1,07
Kmol/m2.h ( Δy = 1) . Thành phần cân bằng tuân theo định luật Henry P* =
0,08.106 mmHg. Hãy xác định :
Hệ số chuyển khối Kx và Ky ?
Trở lực khuếch tán trong pha lỏng khác với trở lực chất khi trong pha rắn
bao nhiêu lần.
0

5) Hãy xác định thành phần pha hơi ở 60 C trên hỗn hợp lỏng gồm 40%

Benzen và 60%Toluen. Coi hỗn hợp tuân theo đinh luật Raul


Biết : ở 600C áp suất hơi bão hòa của benzene PB = 1031 mmHg và của
Toluen PT = 408mmHg

B - Chưng luyện
6) Một hỗn hợp Hexan nước không tan lẫn vào nhau. Xác định thành phần hơi

ở trạng thái cân bằng nếu áp suất hơi bão hòa trong hỗn hợp của Hexan là
400mmHg và của nước là 92,5mmHg
7) Tháp chưng luyện liên tục dùng để chưng hỗn hợp Benzen-Toluen ở áp suất

thường. Tính lượng hỗn hợp đầu F (Kg/h)?
Cho biết:
- Lượng sản phẩm đỉnh là P= 1500Kg/h
- Phương trình đường làm việc của đoạn luyện và đoạn chưng là
+ Đoạn luyện: y=0,723x + 0,263
+ Đoạn chưng: y=1,25x – 0,0188
8) Hỗn hợp Benzen-Toluen được tách qua tháp chưng luyện liên tục. Tính

lượng sản phẩm đáy (Kg/h)?
Cho biết:
- Lượng hỗn hợp đấu F= 5000Kg/h
- Lượng hồi lưu Gx=3132 Kg/h
- Đường làm việc của đoạn luyện: y= 0,723x + 0,263
9) Hỗn hợp Benzen-Toluen được tách qua tháp chưng luyện liên tục. Tính

lượng hỗn hợp đầu F (Kg/h)?
Cho biết:
- Lượng sản phẩm đỉnh P=1200Kg/h
- Lượng hồi lưu Gx=3000Kg/h
- Đường làm việc của đoạn chưng y= 1,25x – 0,0188


10) Xác định thành phần hơi cân bằng với hỗn hợp lỏng lý tưởng chứa 40%

phần mol của Benzen và 60% của Toluen ở 60oC
Cho biết:
- Áp suất hơi bão hòa ở 60oC của Benzen là 385mmHg và của Toluen là
140mmHg
o

11) Xác định thành phần hỗn hợp của Benzen-Toluen lỏng có nhiệt độ sôi 90 C

ở áp suất 760 mmHg.
Biết rằng ở 90oC áp suất hơi bão hòa của Benzen là 1013 mmHg và của
Toluen là 408mmHg
12) Xác định thành phần hơi cân bằng của hỗn hợp lý tưởng Benzen-Toluen có

nhiệt độ sôi 100oC ở áp suất 760mmHg.
Biết rằng ở 100oC áp suất hơi bão hòa của Benzen là 1344mmHg và của
Toluen là 559mmHg.

C – Hấp Thụ và Trích ly
13) Tính lượng dung môi tối thiểu để tách propan trong hỗn hợp khí lý tưởng ở

300C và 3 at. Cho biết :
Hỗn hợp khí vào tháp với năng suất 1000m3/h ( đktc ) chứa 15% thể tích
Propan và 10% thể tích Butan
Áp suất hơi bão hòa của Propan ở 300C là 10at
14) Dùng Clobenzen để trích ly Axeton trong hỗn hợp Axeton – nước với thành

phần 50 % khối lượng, sau khi trích ly thành phần của Axeton còn lại là 2
%.
Tính lượng Clobenzen, lượng dung dịch trích sau khi tách dung môi nếu hỗn
hợp đầu có khối lượng 100kg.
Cho tỉ số


PM 94, 4
FM 81,5



MC
5
PQ
97
15) Tính lượng dung môi benzene để làm sạch phenol trong nước thải có năng

suất 10m3/h. thành phần của Phenol trong nước thải là 8g/l và sau khi làm
sạch là 0,5g/l. thành phần của Phenol trong benzene lúc cuối là 25g/l.

D- Sấy
Để sấy vật liệu A, tác nhân sấy có hàm ẩn x0=0,01

16)

Kg/Kg không khí được đốt nóng đến nhiệt độ có hàm nhiệt I1=0,84.105J/Kg.
Xác định hàm ẩn của không khí (Kg/Kg ẩm) ra khỏi máy sấy có hàm nhiệt
I2=20.105 J/Kg.
Biết rằng trong quá trình sấy có bổ sung lượng nhiệt qt=5,56.105J/Kg.
Khi sấy vật liệu A đến độ ẩm yêu cầu, người ta dùng 1

17)

lượng không khí khô l=10 (Kg/kg ẩm), có hàm ẩm I0=0,43J/kg.
Xác định hàm nhiệt và hàm ẩm của không khí sau khi sấy.
Biết nhiệt lượng do Caloriphe cấp là qs=4,1.105 K/Kg ấm.
Để sấy vật liệu A, người ta đốt nóng tác nhân sấy đến

18)

nhiệt độ có hàm I1=0,84.105 J/Kg.
Biết rằng trạng thái đầu của không khí có hàm ẩm x0=0,01Kg/Kgkkk. Lượng
không khí khô để bốc hơi 1Kg ẩm là l=10Kg/kg ẩm.
Xác định hàm ẩm (Kg/Kgkkk) và hàm nhiệt (J/kg) của không khí sau khi sấy
nếu trong quá trình sấy có bổ sung một lượng nhiệt qb=20.105J/kg, và tổn
thất một lượng nhiệt qt=5,56.105J/Kg.
Xác định lượng nước bay hơi khỏi vật liệu (ký hiệu là

19)

w), nếu vật liệu được làm khô từ độ ẩm đầu 58,7% (tính theo vật liệu khô)
đến độ ẩm cuối 2% (tính theo vật liệu ướt)với năng suất 1t/h theo vật liệu
ướt.


Xác định áp suất riêng phần của hơi nước, khối lượng

20)

riêng và hàm ẩm của không khí ở nhiệt độ t=60oC và áp suất p=380mmHg.
Biết độ ẩm không khí φ =0,4 và áp suất hơi nước bão hòa pbh = 149,4mmHg
( ở áp suất p = 760mmHg khối lượng riêng của không khí là 1,29kg/m3)

Bài tập HC 3
A Chuyển Khối
21) Một hỗn hợp lỏng 58,8% mol Toluen và 41,2 % mol CCl4. Hãy xác định

nồng độ phần trăm khối lượng và nồng độ phần khối lượng tương đối của
hỗn hợp này.
0

22) Ở 25 C không khí ở áp suất P = 760mmHg chứa 14% thể tích khí Axetylen

tiếp xúc trực tiếp với dung dịch nước chứa 0,29.10-3 kgC2H2/kg nước. Hãy
xác định Axetylen sẽ di chuyển từ pha nào sang pha nào biết
hệ này tuân theo định luật Henry ở t = 250C. Hệ số Henry ψ = 1,01 .106
mmHg.
0

23) Ở 25 C không khí ở áp suất P = 765mmHg chứa 14% thể tích khí Axetylen

tiếp xúc trực tiếp với dung dịch nước chứa 0,153.10-3 kgC2H2/kg nước. Hãy
xác định động lực của quá trình chuyển khối ở thời điểm ban đầu biết
hệ này tuân theo định luật Henry ở t = 250C. Hệ số Henry ψ = 1,01 .106
mmHg.
24) Trong một thiết bị chuyển khối là việc ở áp suất tuyệt đối 3at. Hệ số cấp
khối trong pha lỏng  x = 22Kmol/m2.h ( Δx = 1 ) trong pha khí  y =1,07

Kmol/m2.h ( Δy = 1) . Thành phần cân bằng tuân theo định luật Henry P* =
0,08.106 mmHg. Hãy xác định :
Hệ số chuyển khối Kx và Ky ?
Trở lực khuếch tán trong pha lỏng khác với trở lực chất khi trong pha rắn
bao nhiêu lần.
0

25) Hãy xác định thành phần pha hơi ở 60 C trên hỗn hợp lỏng gồm 40%

Benzen và 60%Toluen. Coi hỗn hợp tuân theo đinh luật Raul


Biết : ở 600C áp suất hơi bão hòa của benzene PB = 1031 mmHg và của
Toluen PT = 408mmHg

B - Chưng luyện
26) Một hỗn hợp Hexan nước không tan lẫn vào nhau. Xác định thành phần hơi

ở trạng thái cân bằng nếu áp suất hơi bão hòa trong hỗn hợp của Hexan là
400mmHg và của nước là 92,5mmHg
27) Xác định thành phần hơi cân bằng của hỗn hợp lý tưởng Benzen-Toluen có

nhiệt độ sôi 100oC ở áp suất 760mmHg.
Biết rằng ở 100oC áp suất hơi bão hòa của Benzen là 1344mmHg và của
Toluen là 559mmHg.
28) Hỗn hợp Benzen-Toluen được tách qua tháp chưng luyện liên tục. Tính

lượng sản phẩm đáy (Kg/h)?
Cho biết:
- Lượng hỗn hợp đấu F= 5000Kg/h
- Lượng hồi lưu Lx=3132 Kg/h
- Đường làm việc của đoạn luyện: y= 0,723x + 0,263
29) Hỗn hợp Benzen-Toluen được tách qua tháp chưng luyện liên tục. Tính
lượng hỗn hợp đầu F (Kg/h)?
Cho biết:
- Lượng sản phẩm đỉnh P=1200Kg/h
- Lượng hồi lưu Lx=3000Kg/h
- Đường làm việc của đoạn chưng y= 1,25x – 0,0188
30) Năng suất tính theo hỗn hợp đầu của một tháp chưng luyện liên tục hỗn hợp
Etylic – nước là 1,8T/h. Nồng độ đầu của cấu tử dễ bay hơi trong hỗn hợp
đầu aF=35% khối lượng. nồng độ đầu của cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩm
đáy aW=35% khối lượng. Nồng độ đầu của cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩm
đỉnh aF=92% khối lượng. hãy xác định lượng sản phẩm đỉnh P và sản phẩm
đáy W là bao nhiêu?
31) Viết phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn chưng trong tháp chưng

luyện liên tục, làm việc ở áp suất thường để phân tách hỗn hợp rượu metylic
– nước. nồng độ hỗn hợp đầu xF=0,38% mol, sản phẩm đỉnh xP=0,98%mol,
sản phẩm đáy xW=0,02%mol. Năng suất tính theo hỗn hợp đầu
F=500Kmol/h.


Biết lượng lỏng hồi lưu về đỉnh tháp L=281,25 Kmol/h. hỗn hợp đầu được
gia nhiệt đến nhiệt độ sôi.

C – Hấp Thụ và Trích ly
32) Tính lượng dung môi tối thiểu để tách propan trong hỗn hợp khí lý tưởng ở

300C và 3 at. Cho biết :
Hỗn hợp khí vào tháp với năng suất 1000m3/h ( đktc ) chứa 15% thể tích
Propan và 10% thể tích Butan
Áp suất hơi bão hòa của Propan ở 300C là 10at
33) Trong thiết bị hấp thụ NH3 trong không khí bằng nước lạnh làm việc ở áp

suất thường. Lưu lượng 100Kmol khí trơ/h, nồng độ của NH3 trong hỗn hợp
khí ban đầu là: Yđ=0,03 KmolNH3/Kmol khí trơ. Hiệu suất phân tách của
tháp là 90%. Nước lạnh vào thiết bị không chứa NH3, ra khỏi thiết bị có
nồng độ Xc=0,02 KmolNH3/Kmol nước.
Hãy xác định lượng dung môi tiêu tốn và lượng dung môi tiêu tốn riêng,
lượng dung môi tối thiểu.

34) Dùng Clobenzen để trích ly Axeton trong hỗn hợp Axeton – nước với thành

phần 50 % khối lượng, sau khi trích ly thành phần của Axeton còn lại là 2
%.
Tính lượng Clobenzen, lượng dung dịch trích sau khi tách dung môi nếu hỗn
hợp đầu có khối lượng 100kg.
Cho tỉ số
FN 81,5
RN 94, 4



NC
5
RE
97

35) Tính lượng dung môi benzene để làm sạch phenol trong nước thải có năng

suất 10m3/h. thành phần của Phenol trong nước thải là 8g/l và sau khi làm
sạch là 0,5g/l. thành phần của Phenol trong benzene lúc cuối là 25g/l.

D- Sấy
36)

Xác định áp suất riêng phần của hơi nước, khối lượng
riêng và hàm ẩm của không khí ở nhiệt độ t=60oC và áp suất p=380mmHg.
Biết độ ẩm không khí φ =0,4 và áp suất hơi nước bão hòa pbh = 149,4mmHg
( ở áp suất p = 760mmHg khối lượng riêng của không khí là 1,29kg/m3)

37)

Khi sấy vật liệu A đến độ ẩm yêu cầu, người ta dùng 1
lượng không khí khô l=10 (Kg/kg ẩm), có hàm ẩm I0=0,43J/kg.
Xác định hàm nhiệt và hàm ẩm của không khí sau khi sấy.
Biết nhiệt lượng do Caloriphe cấp là qs=4,1.105 K/Kg ấm.


38)

Để sấy vật liệu A, người ta đốt nóng tác nhân sấy đến
nhiệt độ có hàm I1=0,84.105 J/Kg.
Biết rằng trạng thái đầu của không khí có hàm ẩm x0=0,01Kg/Kgkkk. Lượng
không khí khô để bốc hơi 1Kg ẩm là l=10Kg/kg ẩm.
Xác định hàm ẩm (Kg/Kgkkk) và hàm nhiệt (J/kg) của không khí sau khi sấy
nếu trong quá trình sấy có bổ sung một lượng nhiệt qb=20.105J/kg, và tổn
thất một lượng nhiệt qt=5,56.105J/Kg.

39)

Xác định lượng nước bay hơi khỏi vật liệu (ký hiệu là
w), nếu vật liệu được làm khô từ độ ẩm đầu 58,7% (tính theo vật liệu khô)
đến độ ẩm cuối 2% (tính theo vật liệu ướt)với năng suất 1t/h theo vật liệu
ướt.

40)

Hãy xác định lượng nhiệt và lượng không khí tiêu tốn
khi sấy 1 tấn/h vật liệu ẩm từ độ ẩm đầu Wđ = 50% đến Wc = 60% . Khối
lượng chung trong máy sấy có Δ=0 theo phương thức sấy cơ bản. Biết các
thong số trạng thái của không khí trước và sau khi vào Caloriphe :
t0 = 250C ; I0 = 46 Kj/kgkkk ; x0 = 0,001kg ẩm /kg kkk
t2 = 600C ; I2 = 167 Kj/kgkkk ; x2 = 0,041kg ẩm /kg kkk
















Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×