Создан заказ №3205071
28 сентября 2018
Задание Произвести материальные расчеты процесса перегонки бинарной смеси этанол-вода в аппарате (схема аппарата изображена на рис
Как заказчик описал требования к работе:
Оформить все графики в контрольной; 2. начертить схемы в соответствие со стандартами (можно в графическом редакторе на пк). Работу нужно сдавать в пятницу, поэтому 2 дня на выполнение максимум. Подробное задание прикрелено.
Фрагмент выполненной работы:
Задание. Произвести материальные расчеты процесса перегонки бинарной смеси этанол-вода в аппарате (схема аппарата изображена на рис. 1), если в аппарат поступает: G1=2800 кг/час жидкости с концентрацией х1-=60% массовых; G2=3500 кг/час второй жидкости с концентрацией х2-=50% массовых; выходит из аппарата: G3, кг/час жидкости с концентрацией х3-=5% массовых; G4, кг/час пара с концентрацией y4-=95% массовых. (работа была выполнена специалистами Автор 24) Длина материальных трубопроводов l=5 м; давление в аппарате Р=0,15 МПа; рабочая скорость в аппарате υр=0,4 м/с. Рассчитать плотности смесей жидкостей 1, 2,3 и пара, а также динамические вязкости соответственно. Рассчитать диаметры и гидравлическое сопротивление трубопроводов для материальных потоков 1-4. Определить диаметр аппарата. (Рассчитанные значения диаметров труб и аппарата принять ближайшие по нормам).
Рис. 1 – Схема аппарата
Решение:
Составляем уравнение материального баланса процесса перегонки:
G1+G2=G3+G4
G1∙x1+G2∙x2=G3∙x3+G4∙y4 (1)
Совместным решением уравнений материального баланса определяем материальные потоки G3, G4:
G3=G1+G2∙y4-G1∙x1+G2∙x2y4-x3; (2)
G4=G1∙x1+G2∙x2-G1+G2∙x3y4-x3. (3)
Таким образом, получим:
G3=2800+3500∙95-2800∙60+3500∙5095-5=2839 кг/ч
G4=2800∙60+3500∙50-2800+3500∙595-5=3461 кг/ч
По давлению P в аппарате (0,15 МПа=1125 мм рт.ст.), пренебрегая содержанием легколетучего компонента в потоке G3 (практически чистая вода), определяем температуру Т3=1140С по рис. XIV [3, стр. 565]. Аналогично определяем температуру Т4=900С (практически чистый этанол).
Для температуры Т1 и Т2 предварительно можно положить:
Т1=Т2=0,5·(Т3+Т4)=0,5·(114+90)=1020С
По температурам Т1, Т2 и Т3 определяем плотности чистых компонентов жидкой смеси по табл. IV [3, стр. 512] и записываем их в табл. 1.
Таблица 1 – Плотности этанола и воды при различных температурах (кг/м3)
Температура, 0С Этанол Вода
Т1=Т2=102 713,7 956,5
Т3=114 699,9 872,5
Плотность смеси жидкостей, при смешении которых не происходит физико-химических превращений, рассчитываем в соответствии с уравнением для двухкомпонентной жидкости:
1ρсм=хρ1+1-хρ2, (4)
где ρсм - плотность жидкой смеси, кг/м3;
ρ1, ρ2 - плотности компонентов смеси, кг/м3;
х-массовая доля легколетучего компонента в смеси.
Таким образом, рассчитываем плотности потоков жидких смесей:
1ρсм1=0,6713,7+1-0,6956,5→ρсм1=794,4кгм3;
1ρсм2=0,5713,7+1-0,5956,5→ρсм2=817,5кгм3;
1ρсм3=0,05699,9+1-0,05872,5→ρсм3=861,9кгм3.
По температурам Т1, Т2 и Т3 определяем вязкость чистых компонентов смеси по табл. IX [3, стр. 516] и записываем в табл. 2.
Таблица 2 – Вязкость этанола и воды при различных температурах (Па·с)
Температура, 0С Этанол Вода
Т1=Т2=102 0,318·10-3 0,279·10-3
Т3=114 0,271·10-3 0,248·10-3
Вязкость смеси нормальных (неассоциированных) жидкостей определяем в соответствии с уравнением:
lgµcм = х·lgµ1 + (1-х)·lgµ2, (5)
где μ1, μ2 – динамическая вязкость этанола и воды, Па·с;
х – мольная доля низколетучего компонента в жидкой смеси:
х=хМ1хМ1+1-хМ2, (6)
где М1, М2 – молярные массы легколетучего и труднолетучего компонентов смеси, соответственно, кг/кмоль; М1=46 кг/кмоль (этанол), М2=18 кг/кмоль (вода).
Таким образом, получим:
х1=0,6460,646+1-0,618=0,37;
х2=0,5460,546+1-0,518=0,28;
х3=0,05460,0546+1-0,0518=0,02;
у4=0,95460,9546+1-0,9518=0,88;
lgµcм1 = 0,37·lg(0,318·10-3) + (1-0,37)·lg(0,279·10-3)→µcм1=0,293·10-3 Па·с;
lgµcм2 = 0,28·lg(0,318·10-3) + (1-0,28)·lg(0,279·10-3)→µcм2=0,289·10-3 Па·с;
lgµcм3 = 0,02·lg(0,271·10-3) + (1-0,02)·lg(0,248·10-3)→µcм3=0,248·10-3 Па·с.
Динамический коэффициент вязкости потока G4, находящегося в парообразном состоянии, вычисляем по приближенной формуле:
Мсмμсм=у4∙М1μ1+(1-у4)∙М2μ2, (7)
где Мсм, М1, М2 – мольные массы смеси газов (паров) и отдельных компонентов (легколетучего и труднолетучего), кг/кмоль;
μсм, μ1, μ2 – соответствующие коэффициенты динамической вязкости паров, Па·с;
у4 – объемная (мольная) доля легколетучего компонента в смеси.
По справочной таблице находим, что при температуре Т4=900С коэффициент динамической вязкости паров этанола равен 1054·10-8 Па·с, паров воды - 1213·10-8 Па·с.
Мсм вычисляем по формуле:
Мсм=у4·М1+(1-у4)·М2=0,88·46+(1-0,88)·18=42,64 кг/кмоль
42,64μсм=0,88∙461054∙10-8+(1-0,88)∙181213∙10-8→μсм=1061∙10-8 Па·с
Плотность продукта G4 определяем по формуле Менделеева - Клапейрона, поскольку продукт G4 находится в газообразном состоянии:
ρ=Мсм22,4∙РР0∙273273+Т=42,6422,4∙150000101325∙273273+90=2,12 кг/м3
Диаметры трубопроводов при течении потоков G1, G2 и G3, находящихся в жидком состоянии, рассчитываем по уравнению:
di=4∙Giπ∙ρсм∙vi, (8)
где i=1,2,3 – обозначение потоков жидкости;
Gi-массовый расход соответствующего потока жидкости, кг/с;
vi-скорость движения потока жидкости в трубопроводе, м/с.
Принимаем, что потоки G1 и G2 движутся в напорных трубопроводах, скорость движения жидкостей в них – 1 м/с...Посмотреть предложения по расчету стоимости
Заказчик
заплатил
заплатил
200 ₽
Заказчик не использовал рассрочку
Гарантия сервиса
Автор24
Автор24
20 дней
Заказчик принял работу без использования гарантии
29 сентября 2018
Заказ завершен, заказчик получил финальный файл с работой
5
Задание Произвести материальные расчеты процесса перегонки бинарной смеси этанол-вода в аппарате (схема аппарата изображена на рис.docx
2019-01-14 15:34
Последний отзыв студента о бирже Автор24
Общая оценка
5
Положительно
Очень грамотный, профессиональный автор. Не первый раз заказываю у него работу. Всегда во время и качественно. Рекомендую.
Хочешь такую же работу?
300 ₽
