6.1. Смешаны два равных объема бензола и нитробензола. Считая, что объем жидкой смеси равен сумме объемов компонен­тов, определить плотность смеси, относительную массовую кон-

314

центрацию X нитробензола и его объемную мольную концентра­цию С_ж.

6.2.       Состав жидкой смеси: хлороформа 20%, ацетона 40%, сероуглерода 40%. Проценты мольные. Определить плотность смеси, считая, что изменения объема при смешении не проис­ходит.

6.3.       Воздух насыщен паром этилового спирта. Общее давление воздушно-паровой смеси 600 мм рт. ст., температура 60 °С. При­нимая оба компонента смеси за идеальные газы, определить от­носительную массовую концентрацию Y этилового спирта в смеси и плотность смеси.

6.4.       Газ состава: водород 26%, метан 60%, этилен 14% (про­центы мольные) имеет давление /?_абе = 30 кгс/см² и температуру 20 °С. Считая компоненты смеси идеальными газами, определить их объемные массовые концентрации С_у (в кг/м³).

6.5.       Показать, что в формуле

у =         , _п°?м^в   и ;    (см. табл. 6.2)

при любых значениях М_в и М_А у не может быть отрицательным.

6.6.       В условиях примера 6.3 (а) определить движущую силу процесса массоперехода в начальный момент времени по газовой и по жидкой фазе в объемных концентрациях, мольных и мас­совых.

6.7.       Пар бинарной смеси хлороформ — бензол, содержащий 50% хлороформа и 50% бензола, вступает в контакт с жидкостью, содержащей 44% хлороформа и 56% бензола (проценты мольные). Давление атмосферное. Определить: а) из какой фазы в какую будут переходить хлороформ и бензол; б) движущую силу про­цесса массопередачи по паровой и по жидкой фазе на входе пара в жидкость (в мол. долях). Данные о равновесных составах см. в табл. XLVII.

6.8.       Смесь воздуха с паром четырех хлор истого углерода, сжа­тая до абсолютного давления 10 кгс/см², охлаждается в трубчатом водяном холодильнике. При 40 °С начинается конденсация че-тыреххлористого углерода. Определить: а) массовый процент его в воздухе в начальной смеси и б) степень выделения из газовой смеси после охлаждения ее до 27 °С. Давление насы­щенного пара четыреххлористого углерода — см. рис. XIV или XXIV.

6.9.       Газовая смесь, содержащая 0,8% (об.) октана, сжимается компрессором до /?_абс = 5 кгс/см² и затем охлаждается до 25 °С. Определить степень выделения октана. Как изменится степень выделения, если охладить сжатую газовую смесь холодильным рассолом до О °С? Давление насыщенного пара октана — см. рис. XIV, точка 31,

6.10.     Рассчитать коэффициенты молекулярной диффузии под атмосферным давлением: а) пара бензола в паре толуола при тем­пературе 100 °С; б) пара этилового спирта в водяном паре при температуре 92 °С.

6.11.     Определить коэффициент массопередачи в орошаемом водой абсорбере, в котором $_у =2,76-Ю^-3 кмоль/(м²-ч-кПа), а Рз,, = 1,17-10^-4 м/с. Давление в аппарате /?_аб0 = 1,07 кгс/см*. Уравнение линии равновесия в мольных долях: у* — 102*.

6.12.     Определить среднюю движущую силу и общее число еди­ниц переноса п_оу при поглощении из газа паров бензола маслом. Начальная концентрация бензола в газе 4% (об.); улавливается 80% бензола. Концентрация бензола в масле, вытекающем из скруббера, 0,02 кмоль бензола/кмоль чистого масла. Масло, по­ступающее в скруббер, бензола не содержит. Уравнение равновес­ной линии в относительных мольных концентрациях:

Y* — 0,126Х.

Движущую силу выразить в единицах концентрации Y (кмоль бензола/кмоль инертного газа).

6.13.     В скруббере поглощается водой диоксид серы из инерт­ного газа (азота) под атмосферным давлением (760 мм рт. ст.). Начальное содержание диоксида серы в газе 5% (об.). Температура воды 20 °С, ее расход на 20% больше теоретически минимального. Извлекается из газа 90% S0₂. Определить: 1) расход воды на поглощение 1000 кг/ч сернистого газа; 2) среднюю движущую силу процесса; 3) общее число единиц переноса п_оу. Линия рав­новесия может быть принята за прямую; координаты двух ее то­чек: 1) парциальное давление S0₂ в газовой фазе р — _39 мм рт. ст., 3^ = 0,007 кг Б0.₂/кг воды; 2) р = 26 мм рт. ст., X = 0,005 кр 80₂/кг воды.

6.14.     В насадочном абсорбере производится поглощение пара метилового спирта водой из газа под атмосферным давлением при средней температуре 27 °С. Содержание метилового спирта в газе, поступающем в скруббер, 100 г на 1 м³ инертного газа (счи­тая объем газа при рабочих условиях). На выходе из скруббера вода имеет концентрацию 67% от максимально возможной, т. е. от равновесной с входящим газом. Уравнение растворимости метилового спирта в воде в относительных мольных концентра­циях: Y* = 1,15А\ Извлекается водой 98% от исходного коли­чества спирта. Коэффициент массопередачи:     К_х — 0,5 кмоль спирта /(м²-ч ^{кмоль спирта} V Расход инертного газа 1200 м³/ч

 (при рабочих условиях). Абсорбер заполнен насадкой из керами­ческих колец с удельной поверхностью 190 м²/м³. Коэффициент смачивания насадки г|з = 0,87. Фиктивная скорость газа в аб­сорбере w — 0,4 м/с. Определить расход воды и требуемую вы­соту слоя насадки.

' 6.15, В скруббер диаметром 0,5 м подается 550 м³/ч (при 760 мм рт. ст. и 20 °С) воздуха, содержащего 2,8% (об.) аммиака, который поглощается водой под атмосферным давлением. Степень извлечения аммиака 0,95. Расход воды на 40% больше теорети­чески минимального. Определить: 1) расход воды; 2) общее число единиц переноса п_оу; 3) высоту слоя насадки из керамических колец    50X50X5 мм.    Коэффициент   массопередачи:    К_у =»

_п „_П1                                       // »      кмоль аммиака\ г,

= 0,001 кмоль аммиака/(м -с---------------------------- ). Данные о равновесных концентрациях жидкости и газа взять из примера 6.10. Коэффициент смоченности насадки г|> = 0,9.

6.16.       Вывести формулу для определения высоты единицы переноса в насадочном абсорбере для жидкой фазы h_x из критери­ального уравнения (6.46).

6.17.       Воздух с примесью аммиака пропускается через ороша­емый водой скруббер, заполненный насадкой из колец с удельной поверхностью 89,5 м²/м³. Свободный объем насадки 0,79'м⁸/м³. Температура абсорбции 28 °С, абсолютное давление 1 кгс/см^а. Среднее содержание аммиака в газовой смеси 5,8% (об.). Мас­совая скорость газа, отнесенная к полному сечению скруб­бера, 1,1 кг/(м²-с). Определить коэффициент массоотдачи для газа, считая, что скруббер работает при пленочном ре­жиме.

6.18.       Рассчитать коэффициент массоотдачи от жидкой фазы в насадочном абсорбере, в котором производится поглощение ди­оксида углерода водой при температуре 20 °С. Плотность ороше­ния 60 м³/(м²-ч). Насадка — керамические кольца 35х35х Х4   мм   навалом. Коэффициент смоченности насадки г|> = 0,86.

6.19.       Определить коэффициент массоотдачи для газа в скруб­бере при поглощении пара бензола из коксового газа по следующим данным: насадка хордовая из реек 12,5x100 мм с расстоянием между рейками b = 25 мм (для такой насадки d₃ = 2b = 0,05 м); скорость газа, считая на полное сечение скруббера, 0,95 м/с; плотность газа 0,5 кг/м³; динамический коэффициент вязкости газа 0,013 мПа-с; коэффициент диффузии бензола в газе 16■ 10^_в м²/с. Режим считать пленочным.

6.20.       Определить диаметр и высоту тарельчатого абсорбера для поглощения водой аммиака из воздушно-аммиачной смеси при атмосферном давлении и температуре 20 °С. Начальное содержа­ние аммиака в газовой смеси 7% (об.). Степень извлечения 90%. Расход инертного газа (воздуха) 10 000 м³/ч (при рабочих усло­виях). Линию равновесия считать прямой, ее уравнение в относи­тельных массовых концентрациях: У* = 0,61|A\ Скорость газа в абсорбере (фиктивная) 0,8 м/с. Расстояние между тарелками 0,6 м. Средний к. н. д. тарелок 0,62. Коэффициент избытка по­глотителя ф = 1.3.

6.21.       По условиям предыдущей задачи определить: 1) высоту насадочного абсорбера с насадкой из керамических колец 50Х