CHƯƠNG 1: NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN CỦA QUÁ TRÌNH TRUYỀN CHẤT
Bài tập 1:
Trong một thiết bị truyền chất (truyền khối) hoạt động ở áp suất tuyệt đối 3,1 at, hệ số
cấp khối trong mỗi pha như sau: y=1,07kmol/m2.h (y=1) và x=22kmol/m2.h (x=1).
Thành phần cân bằng của pha lỏng và pha khí tuân theo định luật Henry như sau:
p*=0,08106x. (hệ số Henry có thứ nguyên là mmHg, và cho biết 1at = 735 mmHg) Xác
định:
1/ Hệ số truyền khối tổng quát của quá trình ky và kx
2/ So sánh trở lực khuyếch tán trong pha lỏng và pha khí
Bài tập 2:
Hãy xác định phần khối lượng, phần thể tích và phần mol của hỗn hợp lỏng gồm các cấu
tử sau:
mmetanol = 160 kg; Mmetanol = 32 kg/kmol; metanol = 792 kg/m3.
mpropanol = 225 kg; Mpropanol = 60 kg/kmol; propanol = 804 kg/m3.
mbutanol = 400 kg; Mbutanol = 74 kg/kmol; butanol = 810 kg/m3.
Bài tập 3:
Không khí bão hòa hơi nước ở áp suất thường và nhiệt độ 340C. Hãy xác định:
1/ Áp suất riêng phần của không khí khô.
2/ Phần thể tích của hơi nước trong hỗn hợp không khí - hơi nước.
3/ Phần khối lượng của hơi nước trong hỗn hợp không khí - hơi nước.
4/ Thành phần khối lượng tương đối của hơi nước trong hỗn hợp không khí - hơi nước.
5/ Khối lượng riêng của hỗn hợp không khí - hơi nước.
Cho biết áp suất của hơi nước bão hòa ở nhiệt độ 340C là 40 mmHg. Áp suất của khí
quyển là 745 mmHg.
Bài tập 4:
Hãy xác định phần khối lượng và thể tích của các cấu tử trong hỗn hợp khí gồm các cấu
tử có thành phần như sau:
Metan: 0,3 phần mol; etan: 0,45 phần mol; pentan: 0,25 phần mol
ở điều kiện chuẩn (p = 760mmHg, t = 00C) và ở p=10 at và t = 800C.
Cho biết trọng lượng phân tử của các cấu tử như sau:
Mmetan = 16 kg/kmol; Metan = 30 kg/kmol; Mpentan = 72 kg/kmol;
và
760 mmHg = 1,033 at.
Bài tập 5:
1/Chứng minh công thức xác định khối lượng riêng của hỗn hợp không khí ẩm:
TP
0.378 Pbh
am 0 0 (1
)
TP0
P
Trong đó:
o: Khối lượng riêng của không khí ở điều kiện chuẩn.
Po, P: áp suất chung của hỗn hợp không khí ẩm (ứng với To, T)
2/ Xác định áp suất riêng phần của hơi nước, khối lượng riêng và hàm ẩm của hỗn
hợp không khí. Cho biết:
t = 60oC, P = 380 mmHg, = 0.4, Pbh (ở 60oC) = 149.4 mmHg, o=1.293kg/m3.
Bài tập 6:
Xác định áp suất riêng phần, nồng độ phần mol của hơi toluen cân bằng với hỗn hợp lỏng
toluen-xylen ở 900C, nếu toluen trong pha lỏng chiếm 55,1% khối lượng và áp suất chung
của hệ bằng 760mmHg.
Cho biết áp suất hơi bão hòa của toluen ở 90 0C là 985mmHg. Trọng lượng phân
tử của toluen MT = 92kg/kmol và của xylen MX=106kg/kmol.
Bài tập 7:
Một hỗn hợp hexan-nước không tan lẫn vào nhau. Xác định nồng độ phần mol của các
cấu tử trong pha hơi ở trạng thái cân bằng với pha lỏng ở 500C.
Cho biết áp suất hơi bão hòa của hexan và của hơi nước ở 50 0C lần lượt là
400mmHg và 92,5mmHg.
Bài tập 8:
Xác định nồng độ phần mol của các cấu tử trong pha hơi ở trạng thái cân bằng với pha
lỏng khi cho một hỗn hợp lỏng chứa 40% phần mol benzen và 60% phần mol toluen ở
600C. Hỗn hợp này tuân theo định luật Raoult.
Cho biết áp suất hơi bão hòa của benzen và toluen ở 60 0C lần lượt là 385mmHg
và 140mmHg.
Chương 2: QÚA TRÌNH HẤP THỤ
Bài tập 9:
Một hỗn hợp khí gồm NH3 và không khí chứa 25% khối lượng NH3 được rửa bằng nước
để nồng độ NH3 giảm xuống còn 3% khối lượng. Xác định số đĩa lý thuyết cần thiết để
đáp ứng yêu cầu tách nói trên?
Cho biết cường độ dòng nước: 6 kg/m2.s; cường độ dòng khí: 4 kg/m2.s; và phương trình
đường cân bằng Y = X (trong đó Y, X là phần khối lượng tương đối của NH 3 trong pha
khí và pha lỏng).
Bài tập 10:
Để tách một hỗn hợp khí gồm 20% thể tích C 2H2 và 80% thể tích H2. Người ta dùng
aceton để rửa hỗn hợp khí trên trong tháp hấp thụ loại đĩa, sao cho hỗn hợp khí sau rửa
còn lại 0,2% thể tch C 2H2. Quá trình rửa được tiến hành ở 25 0C, áp suất 1atm. Hãy xác
định:
1/ Phương trình đường cân bằng
2/ Phương trình đường nồng độ làm việc của hệ khí – lỏng. Giả sử rằng quá trình tách chỉ
đạt được 70% giá trị cực đại.
3/ Xác định số đĩa lý thuyết của thiết bị hấp thụ tách chất ở trên
Cho biết hệ số Henry của aceton ở 250C là: Ψ = 9,6(atm)
Bài tập 11:
Một hỗn hợp khí A có nồng độ đầu yđ = 0,2 (nồng độ phần mol) với lưu lượng pha khí
Gy = 1000 mol/h đi vào tháp hấp thụ, tiếp xúc ngược chiều với dung môi nguyên chất.
Biết phương trình đường nồng độ cân bằng lỏng hơi là y* = 2x (x, y nồng độ phần mol)
1/ Tính lượng dung môi tối thiểu Gxmin, nếu nồng độ của khí A sau hấp thụ y c = 0,01
(nồng độ phần mol)
2/ Viết phương trình đường nồng độ làm việc và tính nồng độ ra của dung dịch, nếu
lượng dung môi thực tế Gx=1,5Gxmin
3/ Xác định số đĩa lý thuyết của tháp hấp thụ tách chất ở trên
Bài tập 12:
Hấp thụ NH3 trong không khí bằng nước. Nồng độ đầu của NH 3 trong không khí là 5%
thể tích, lúc cuối 0,27% thể tích. Lượng khí đi vào tháp hấp thụ là 10000m 3/h (ở đktc).
Áp suất chung của không khí là 760mmHg, khối lượng riêng của không khí là 1,29
kg/m3. Nồng độ đầu của NH3 trong nước là 0,2% khối lượng. Lượng dung môi tiêu hao
riêng là 1,18kg/kg.
1/ Xác định lượng NH3 hấp thụ được (kg/h)
2/ Nồng độ NH3 trong nước (kg/kg)
3/ Viết phương trình đường nồng độ làm việc
Bài tập 13:
Một tháp hấp thụ hơi aceton từ không khí bằng dung môi là nước với lưu lượng 3000 kg
nước/h. Hỗn hợp không khí - aceton có nồng độ aceton là 6% theo thể tích được đưa qua
tháp ở nhiệt độ và áp suất thường. Pha khí cho vào tháp có lưu lượng 1400 m 3/h không
khí tinh khiết (ở điều kiện chuẩn). Tháp hấp thụ được 98% aceton.
Hãy xác định:
1/ Nồng độ aceton có trong pha khí (kmol aceton/kmol không khí) trước khi vào tháp và
sau khi ra khỏi tháp hấp thụ
2/ Lượng aceton được hấp thụ (kmol/h)
3/ Nồng độ aceton trong nước đi ra khỏi tháp hấp thụ (kmol aceton/kmol nước)
Bài tập 14:
Một hỗn hợp khí gồm NH3 - không khí, chứa 30% kg NH3, được rửa bằng nước ở áp suất
thường để nồng độ NH3 giảm xuống còn 3% kg. Xác định số đĩa lí thuyết cần thiết của
tháp hấp thụ để đáp ứng yêu cầu tách nói trên. Cho biết cường độ nước rửa là 10 kg/h;
cường độ dòng khí vào tháp là 4 kg/h và phương trình đường cân bằng của hệ : Y=X
(trong đó Y, X tính theo nồng độ phần khối lượng tương đối)
Bài tập 15:
Một tháp hấp thụ hơi aceton từ không khí bằng dung môi là nước với lưu lượng 3000 kg
nước/h. Hỗn hợp không khí - aceton có nồng độ aceton là 6% theo thể tích được đưa qua
tháp ở nhiệt độ và áp suất thường. Pha khí cho vào tháp có lưu lượng 1400 m 3/h không
khí tinh khiết (ở điều kiện chuẩn). Tháp hấp thụ được 98% aceton.
Hãy xác định:
1/ Nồng độ aceton có trong pha khí (kmol aceton/kmol không khí) trước khi vào tháp và
sau khi ra khỏi tháp hấp thụ
2/ Lượng aceton được hấp thụ (kmol/h)
3/ Nồng độ aceton trong nước đi ra khỏi tháp hấp thụ (kmol aceton/kmol nước)
Bài tập 16:
Hấp thụ NH3 bằng nước trong tháp đệm. Nồng độ đầu của NH 3 trong khí là 8%
thể tích. Áp suất tuyệt đối trong tháp là 2at. Độ hòa tan của NH 3 trong nước ở điều kiện
này tuân theo định luật Henry: p = 2000x (mmHg) (x là phần mol của NH 3 trong dung
dịch). Tính nồng độ lớn nhất của NH 3 trong nước có thể thu được. (biết 1at = 735,6
mmHg)
Bài tập 17:
Một hỗn hợp gồm khí A có nồng độ đầu y đ = 0,2 phần mol và khí B (khí trơ) với lưu
lượng pha khí Gy = 1000 mol/h đi vào tháp hấp thụ, tiếp xúc tực tiếp và ngược chiều với
một dung môi nguyên chất. Biết phương trình nồng độ cân bằng lỏng – hơi là y* = 2x
1/ Tính lượng dung môi tối thiểu G xmin, nếu nồng độ ra của khí A sau hấp thụ là y
= 0,01 phần mol.
2/ Viết phương trình đường nồng độ làm việc và tính nồng độ ra của dung dung
dịch, nếu lượng dung môi thực tế sử dụng là Gx = 1,5Gxmin.
Bài tập 18:
Hấp thụ NH3 trong không khí bằng nước được tiến hành trong thiết bị loại tháp.
Nồng độ NH3 trong không khí là 5% thể tích, lúc ra khỏi tháp là 0,27% thể tích. Lượng
khí vào tháp là 10000m3/h (ở đktc). Áp chung của không khí là 760mmHg, khối lượng
riêng của khí là 1,29kg/m 3. Nồng độ đầu của NH3 trong nước là 0,2% khối lượng. Lượng
dung môi tiêu hao riêng là 1,18kg/kg.
Xác định:
1/ Lượng NH3 hấp thụ được (kg/h)
2/ Nồng độ NH3 trong nước ra khỏi tháp (kg/kg)
3/ Viết phương trình đường nồng độ làm việc của quá trình hấp thụ.
Bài tập 19:
Xác định lượng nước (m 3/h) cần thiết để hấp thụ được1500 kg/h SO 2 từ không
khí, biết lượng nước (nguyên chất) cung cấp lớn hơn lượng nước tối thiểu là 65%. Nồng
độ SO2 trong không khí lúc đầu là 18% khối lượng. Phương trình đường cân bằng có
dạng ycb = 26,7 X. Trong đó: y cb là phần thể tích SO2 trong không khí và X là phần mol
tương đối của SO2 (kmol SO2/kmol nước).
Cho biết trọng lượng phân tử của SO 2, không khí và của nước lần lượt là:
M SO2 64 kg / kmol; M kk 29 kg / kmol; M H 2O 18 kg / kmol
Bài tập 20:
Trong quá trình sản xuất C2H2 bằng phương pháp hồ quang người ta thu được một
hỗn hợp chứa 20% thể tích C2H2 và 80% thể tích H2. Cần phải tách khí C2H2 ra khỏi hỗn
hợp này sao cho phần khí còn lại không chứa quá 0,2% thể tích C 2H2. Quá trình tách
được thực hiện trong thiết bị hấp thụ loại tháp với áp suất 1atm và nhiệt độ 25 0C. Các
dung môi được lựa chọn cho quá trình này là nước, aceton và dimetyl formamit (DMF).
Hệ số Henry ở 250C được cho trong bảng sau:
Dung môi
Hệ số Henry Ψ (atm)
Nước
1370
Aceton
17,6
DMF
9,6
a/ Xác định nồng độ hấp thụ cực đại của C2H2 trong ba dung môi trên
b/ So sánh lượng dung môi tiêu tốn (cho nhận xét khi sử dụng từng loại dung môi
tính trên một đơn vị C2H2 bị hấp thụ). Giả sử rằng quá trình tách chỉ đạt được 90% giá trị
cực đại và lưu lượng dòng khí cho vào tháp hấp thụ là không đổi
Bài tập 21:
Một hỗn hợp khí gồm NH3 và N2 (khí trơ) có lưu lượng là 1000 (kmol/h), được
rữa bằng nước trong một tháp hấp thụ ngược chiều.
a/ Tính lượng nước tối thiểu được sử dụng, nếu nồng độ của khí NH3 đi vào tháp
và ra khỏi tháp hấp thụ là lần lượt là 0,2 và 0,01 (phần mol)
b/Tính lượng khí NH3 bị hấp thụ
c/ Viết phương trình đường nồng độ làm việc của quá trình hấp thụ
d/ Tính nồng độ NH3 trong nước khi ra khỏi tháp
Cho biết phương trình nồng độ cân bằng lỏng hơi là: y* = 2x (y, x là nồng độ
phần mol); lượng nước thực tế sử dụng lớn hơn lượng nước tối thiểu là 1,5 lần
Bài tập 22:
Cho không khí ở áp suất 765mmHg có chứa 14% (theo thể tích) C2H2, tiếp xúc trực tiếp
với nước có chứa 0,2910-3(kg C2H2/kg nước) ở 250C. Hỏi C2H2 sẽ chuyển từ pha nào
sang pha nào? Tại sao? Cho biết nồng độ cân bằng C2H2 trong pha lỏng và pha khí được
xác định theo định luật Henry. Hệ số Henry của C2H2 ở 250C là 1,01106mmHg;
MC2H2=26(kg/kmol); MH2O= 18(kg/kmol)
Bài tập 23:
Xác định hệ số truyền chất KP (kg/h.m2.mmHg) trong tháp hấp thụ loại đệm để
hấp thụ CO2 trong pha khí với dung môi là nước. Hỗn hợp khí cho vào đáy tháp với lưu
lượng 5000(m3/h) trong đó CO2 chiếm 28,4% (theo thể tích); hàm lượng cuối tại đỉnh của
CO2 trong pha khí là 0,2% (theo thể tích). Nước tinh khiết cho vào đỉnh tháp với lưu
lượng 650(m3/h). Áp suất tuyệt đối trong tháp là 16,5 at, nhiệt độ là 150C. Tháp có hai
tầng đệm (loại đệm vòng) có tổng diện tích bề mặt đệm là 5212 m2 và giả sử bề mặt đệm
được thấm ướt hoàn toàn. Cho biết khối lượng riêng của CO2 là 1,97(kg/m3) và của nước
là 1000(kg/m3); MCO2 = 44(kg/kmol); Hệ số Henry của CO2 ở 150C là 0,93106mmHg;
1at=735mmHg.
(Gợi ý: động lực trung bình (Ptb) cho toàn quá trình tính theo động lực trung bình logarit)
CHƯƠNG 4: QUÁ TRÌNH CHƯNG
Bài tập 24:
Chưng đơn giản 1000kg hỗn hợp chứa 60% khối lượng rượu etylic và 40% khối
lượng nước. Sau khi chưng trong nồi còn lại 5% khối lượng rượu và nồng độ rượu thu
được là 75% khối lượng. Tính:
a/ Lượng sản phẩm đỉnh và sản phẩm đáy thu được.
b/ Tính lượng nhiệt cần tiêu tốn để thực hiện quá trình chưng ở trên (bỏ qua lượng
nhiệt dùng để gia nhiệt sản phẩm đáy và nhiệt tổn thất ra môi trường). Cho biết nhiệt độ
sôi trung bình của hỗn hợp là 88 oC. Hỗn hợp đầu đưa và nồi chưng có nhiệt độ 81 oC.
Nhiệt dung riêng của rượu và của nước lần lượt là 3,35.10 3 và 4,19.103 J/kg.oC. Nhiệt hóa
hơi của rượu và của của nước ở 88oC lần lượt là 855.103 và 2290.103 J/kg.
Bài tập 25:
Đem chưng 2500kg dầu thông bẩn bằng hơi nước bão hòa trực tiếp ở áp suất
thường (760mmHg). Hỗn hợp ban đầu chứa 80% khối lượng dầu thông và 20% khối
lượng nước. Hệ thống này đã có gia nhiệt bên ngoài đến nhiệt độ cần chưng. Tính:
a/ Lượng hơi nước cần tiêu tốn cho quá trình chưng
b/ Nồng độ phần khối lượng, phần mol và áp suất riêng phần của dầu thông và hơi
nước trong pha hơi.
Cho biết hơi nước dùng để chưng có áp suất trong ống dẫn là 645mmHg. Hệ số
bão hòa của hơi nước với dầu thông là =0,7. Khối lượng mọl của dầu thông và của nước
lần lượt là 136kg/kmol và 18kg/kmol.
Bài tập 26:
Người ta cần tách một khí hydrocacbon trong một loại dầu mỏ có chứa 0,4 phần mol
hydrocacbon đó bằng phương pháp rửa bằng hơi nước, sao cho hàm lượng khí
hydrocacbon giảm xuống còn 0,1 phần mol. hãy xác định:
1/ Phương trình đường nồng độ làm việc của quá trình tách nói trên
2/ Số đĩa lý thuyết đối với thiết bị tách
Giả thiết rằng dầu không bay hơi và nhiệt độ được giữ không đổi để hơi nước không bị
ngưng tụ trong thiết bị rữa.
Cho biết lượng hơi nước dừng để rửa dầu theo tỷ lệ 1:1. Đường cân bằng lỏng - hơi của
quá trình tách là:
Y = X (Y, X tính theo phần mol tương đối)
Bài tập 27:
Một hỗn hợp rượu etylic và nước chứa 25% mol rượu được phân tách trong một tháp
chưng cất liên tục ở áp suất thường. Nồng độ sản phẩm đỉnh là 80% mol và nồng độ rượu
cho phép trong sản phẩm đáy không quá 0.1 phần mol. Nguyên liệu cho vào tháp chưng ở
nhiệt độ sôi và đường cong cân bằng lỏng hơi được cho trong sổ tay
1/ Hãy xác định chỉ số hồi lưu thực tế R, nếu R=1.8Rmin+ 0.3
2/ Viết phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn luyện và đoạn chưng.
3/ Tính số đĩa thực của tháp chưng luyện khi biết hiệu suất làm việc của tháp là 65%.
Bài tập 28:
Một hỗn hợp đầu chứa 40% etanol và 60% nước với lưu lượng là 1000kmol/h cần được
chưng luyện để thu được sản phẩm đỉnh chứa 82% etanol và sản phẩm đáy chỉ còn 4%
etanol. Hỗn hợp lỏng cho vào tháp chưng luyện ở nhiệt độ sôi, quá trình chưng luyện
được tiến hành ở áp suất 760 mmHg. Các số liệu trên cho theo thành phần % khối lượng.
Đường cong cân bằng lỏng hơi cho trong sổ tay
1/ Hãy xác định chỉ số hồi lưu thực tế R, nếu R=2Rmin
2/ Tính lượng sản phẩm đỉnh P, lượng hồi lưu Gx và lượng sản phẩm đáy W.
3/ Viết phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn luyện và đoạn chưng.
4/ Tính số đĩa thực của tháp chưng luyện khi hiệu suất làm việc của tháp là 70%.
Bài tập 29:
Một hỗn hợp đầu chứa 25% CS2 và 75% CCl4 với lưu lượng là 2000kmol/h cần được
chưng luyện để thu được sản phẩm đỉnh chứa 66% CS2 và sản phẩm đáy còn 11% CS2.
Hỗn hợp lỏng cho vào tháp chưng luyện ở nhiệt độ sôi, quá trình chưng luyện được tiến
hành ở áp suất 760 mmHg. Các số liệu trên cho theo thành phần % khối lượng. Đường
cong cân bằng lỏng hơi cho trong sổ tay
1/ Hãy xác định chỉ số hồi lưu thực tế R, nếu R=2Rmin
2/ Tính lượng sản phẩm đỉnh P, lượng hồi lưu Gx và lượng sản phẩm đáy W.
3/ Viết phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn luyện và đoạn chưng.
4/ Tính số đĩa thực của tháp chưng luyện khi hiệu suất làm việc của tháp là 75%.
Bài tập 30:
Một hỗn hợp rượu etylic và nước chứa 0.16 phần mol rượu được phân tách trong một
tháp chưng cất liên tục ở áp suất thường. Nồng độ sản phẩm đỉnh là 0.8 phần mol và nồng
độ rượu cho phép trong sản phẩm đáy là 0.05 phần mol. Giả sử rằng 25% rượu được lấy
ra theo một đường phụ và trong dòng này thì rượu chiếm 0.5 phần mol. Biết rằng nguyên
liệu được đưa vào tại nhiệt độ sôi và chỉ số hồi lưu của cột là 2. Đường cong cân bằng
lỏng hơi cho trong sổ tay
1/ Hãy xác định lượng sản phẩm đỉnh, sản phẩm đáy và lượng rượu lấy ra ở đường phụ.
2/ Viết phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn luyện ở phần sản phẩm lấy ra ở
đầu cột và ở sản phẩm lấy ra theo đường phụ.
3/ Viết phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn chưng.
4/ Xác định số đĩa lí thuyết của tháp chưng và vị trí đĩa lấy sản phẩm ra theo đường phụ
Bài tập 31
Một tháp chưng cất được sử dụng để tách một hỗn hợp chứa 0,4 phần mol n-heptan
(C7H16) và 0,6 phần mol n-octan (C8H18), để cho sản phẩm đỉnh đạt đến 0,95 phần mol
và sản phẩm đáy còn 0,05 phần mol. Nguyên liệu được đưa vào ở trạng thái sôi với tốc
độ nạp liệu là 1,25 kg/s. Tốc độ hơi đi trong tháp là 0,6 m/s, nhiệt độ sôi ở đỉnh tháp là
372K.
1/ Xác định số đĩa lí thuyết của tháp chưng, khi cho R = 2Rmin.
2/ Xác định đường kính tháp chưng .
Đường cân bằng lỏng hơi được cho trong sổ tay, và 1kmol khí lý tưởng ở P = 760 mmHg
và 273K là 22,4 m3
Bài tập 32:
Một tháp chưng luyện liên tục được thiết kế với năng suất theo lượng sản phẩm đỉnh là
1000 kg/h và nồng độ cấu tử dễ bay hơi là 98% khối lượng, lưu lượng sản phẩm đáy là
3000 kg/h với nồng độ cấu tử khó bay hơi là 95% khối lượng. Biết chỉ số hồi lưu R = 3.
Xác định:
1/ Nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong hỗn hợp đầu (% khối lượng)
2/ Lượng nước lạnh cần thiết để ngưng tụ toàn bộ hơi đi ra khỏi tháp chưng luyện (kg/h).
Biết ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi ở đỉnh tháp là 2000 kJ/kg; nhiệt độ vào, nhiệt độ ra và
nhiệt dung riêng của nước làm lạnh tương ứng là 200C, 600C và 4kJ/kg.độ
Bài tập 33:
Dùng tháp chưng luyện để tách hỗn hợp metanol-nước (CH 3OH-H2O) với năng
suất tính theo hỗn hợp đầu 8,45 tấn/h, chứa lượng metanol là 4,3 tấn/h. Biết nồng độ sản
phẩm đỉnh là 0,995 phần mol và nồng độ sản phẩm đáy 0,002 phần mol. Xác định lượng
metanol trong sản phẩm đỉnh và trong sản phẩm đáy (kmol/h).
Bài tập 34:
Tháp chưng cất liên tục với lưu lượng hỗn hợp đầu 5000 kmol/h gồm 29% phần mol rượu
metylic (CH3OH). Hỗn hợp đầu đưa vào tháp ở nhiệt độ sôi. Phương trình đường làm
việc của đoạn luyện là y = 0,73x + 0,264. Sản phẩm đáy có lưu lượng 3800 kmol/h.
Xác định:
1/ Nồng độ phần mol rượu metylic trong sản phẩm đỉnh và sản phẩm đáy
2/ Lượng hơi (kmol/h) ra khỏi tháp chưng (lượng hơi đi vào tháp ngưng tụ) và lượng lỏng
hồi lưu (kmol/h)
3/ Lưu lượng nước cần thiết vào thiết bị ngưng tụ nếu nhiệt độ của nước tăng lên 12 0C
(bỏ qua nhiệt tổn thất và quá trình ngưng tụ là hoàn toàn)
Cho biết: ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi ở đỉnh tháp là 2000 kJ/kmol; nhiệt dung
riêng của nước làm lạnh là 4kJ/kmol.độ
Bài tập 35:
Một hỗn hợp lỏng gồm rượu etylic và nước có lưu lượng 2000 kmol/h chứa 0,4
kmol/kmol rượu được phân tách trong một tháp chưng cất liên tục ở áp suất thường. Lưu
lượng lỏng hồi lưu và hơi đi trong tháp là không đổi. Nồng độ sản phẩm đỉnh thu được
0,8 kmol/kmol rượu và nồng độ rượu còn lại trong sản phẩm đáy là 0,2 kmol/kmol.
Nguyên liệu cho vào tháp chưng ở nhiệt độ sôi.
1/ Tính lưu lượng sản phẩm đỉnh và lưu lượng sản phẩm đáy (kmol/h).
2/ Viết phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn luyện và của đoạn chưng.
3/ Vẽ sơ đồ hệ thống tháp chưng luyện, nêu nguyên tắc làm việc của hệ thống đó.
Cho biết: lưu lượng lỏng hồi lưu đi trong tháp là không đổi và bằng 1040 kmol/h
Bài tập 36:
Một hỗn hợp rượu etylic và nước chứa 25% mol rượu được phân tách trong một
tháp chưng cất liên tục ở áp suất thường. Nồng độ sản phẩm đỉnh là 80% mol và nồng độ
rượu cho phép trong sản phẩm đáy là 5% mol. Nguyên liệu cho vào tháp chưng ở nhiệt độ
sôi và đường cong cân bằng lỏng hơi được cho bởi hình dưới.
1/ Hãy xác định chỉ số hồi lưu thực tế R, nếu R =1.5Rmin+ 0.3
2/ Viết phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn luyện và đoạn chưng.
3/ Tính số đĩa thực của tháp chưng khi biết hiệu suất làm việc của tháp là 65%.
Bài tập 37:
Sử dụng tháp chưng cất liên tục để tách hỗn hợp gồm benzen và toluen. Lưu lượng hỗn
hợp đầu cho vào tháp là 75 kmol/h ở nhiệt độ sôi.
Phương trình đường làm việc của đoạn luyện là:
y = 0,73x + 0,264
Phương trình đường làm việc của đoạn chưng là:
y = 1,25x - 0,0188
Xác định:
1/ Nồng độ phần mol của benzen trong sản phẩm đỉnh; sản phẩm đáy và hỗn hợp đầu
2/ Lưu lượng (kmol/h) của benzen trong sản phẩm đỉnh và sản phẩm đáy
3/ Lưu lượng nước cần thiết (kmol/h) vào thiết bị ngưng tụ nếu nhiệt độ của nước tăng
lên 150C (bỏ qua nhiệt tổn thất)
Cho biết: ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi ở đỉnh tháp là 100 kJ/kmol; nhiệt dung riêng
của nước làm lạnh là 0,56 kJ/kmol.độ
Bài tập 38:
Dùng tháp chưng luyện liên tục để tách hỗn hợp metanol-nước (CH 3OH-H2O) với
năng suất tính theo hỗn hợp đầu 8,45 tấn/h, chứa lượng metanol là 4,3 tấn/h. Biết nồng độ
sản phẩm đỉnh là 0,995 phần mol và nồng độ sản phẩm đáy 0,002 phần mol. Hỗn hợp đầu
đưa vào tháp chưng ở nhiệt độ sôi, tháp làm việc với chỉ số hồi lưu không đổi bằng 1,35
1/ Xác định lượng metanol trong sản phẩm đỉnh và trong sản phẩm đáy (kmol/h).
2/ Viết phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn chưng và đoạn luyện
3/ Tính lượng nước làm lạnh để ngưng tụ hoàn toàn lượng hơi ra khỏi tháp chưng.
Cho biết ẩn nhiệt ngưng tụ của lỏng ở đỉnh tháp bằng 582,520 kJ/kg; nhiệt dung riêng của
nước làm lạnh 4181 J/kg.độ; nhiệt độ vào và ra của nước làm lạnh tương ứng là 25 0C và
400C.
Bài tập 39:
Một tháp chưng cất liên tục với lưu lượng hỗn hợp đầu 5000 kmol/h gồm 29% phần mol
rượu metylic (CH3OH). Hỗn hợp đầu đưa vào tháp ở nhiệt độ sôi. Phương trình đường
làm việc của đoạn luyện là y = 0,73x + 0,264. Sản phẩm đáy có lưu lượng 3800 kmol/h.
Xác định:
1/ Nồng độ phần mol rượu metylic trong sản phẩm đỉnh và sản phẩm đáy
2/ Lượng hơi (kmol/h) ra khỏi tháp chưng (lượng hơi đi vào tháp ngưng tụ) và
lượng lỏng hồi lưu (kmol/h)
3/ Lưu lượng nước cần thiết vào thiết bị ngưng tụ nếu nhiệt độ của nước tăng lên
0
12 C (bỏ qua nhiệt tổn thất và quá trình ngưng tụ là hoàn toàn)
Cho biết: ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi ở đỉnh tháp là 2000 kJ/kmol; nhiệt dung
riêng của nước làm lạnh là 4kJ/kmol.độ
Bài tập 40:
Một hỗn hợp đầu gồm hai cấu tử benzen và xylen chứa 40% khối lượng benzen,
với lưu lượng là 1000 kmol/h, được phân tách nhờ hệ thống chưng luyện liên tục để thu
được sản phẩm đỉnh gồm 90% khối lượng benzen và sản phẩm đáy còn 10% khối lượng
benzen. Hỗn hợp cho vào tháp ở nhiệt độ sôi, quá trình chưng ở áp suất thường với chỉ số
hồi lưu R = 2.
a. Tính lượng sản phẩm đỉnh, lượng hơi ra khỏi tháp và lượng sản phẩm đáy
(kmol/h).
b. Viết phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn luyện và của đoạn chưng.
Cho biết: Mbenzen = 78 kg/kmol; Mxylen = 106 kg/kmol
Bài tập 41:
Dùng tháp chưng luyện liên tục để tách hỗn hợp metanol-nước (CH3OH-H2O) với
năng suất tính theo hỗn hợp đầu 8,45 tấn/h, chứa lượng metanol là 4,3 tấn/h. Biết nồng độ
sản phẩm đỉnh là 0,995 (phần mol) và nồng độ sản phẩm đáy 0,002 (phần mol). Hỗn hợp
đầu đưa vào tháp chưng ở nhiệt độ sôi, tháp làm việc với chỉ số hồi lưu không đổi R=1,35
a. Xác định lượng metanol trong sản phẩm đỉnh và trong sản phẩm đáy (kmol/h).
b. Viết phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn chưng và đoạn luyện
c. Tính lượng nước làm lạnh để ngưng tụ hoàn toàn lượng hơi ra khỏi tháp chưng.
Cho biết ẩn nhiệt ngưng tụ của lỏng ở đỉnh tháp bằng 582,520 kJ/kg; nhiệt dung riêng của
nước làm lạnh 4181 J/kg.độ; nhiệt độ vào và ra của nước làm lạnh tương ứng là 250C và
400C.
Bài tập 42:
Một tháp chưng luyện liên tục để tách hỗn hợp gồm axeton và etanol. Lưu lượng
hỗn hợp đầu cho vào tháp là 75(kmol/h) ở nhiệt độ sôi. Nồng độ axeton trong hỗn hợp
đầu xF = 0,4 (phần mol), nồng độ sản phẩm đỉnh thu được x P=0,9 (phần mol) và nồng độ
axeton còn lại trong sản phẩm đáy xW = 0,05 (phần mol). Tháp chưng làm việc với chỉ số
hồi lưu không đổi R=2Rmin
Số liệu về đường cân bằng lỏng hơi (y, x tính bằng phần mol) cho ở bảng sau:
x
0
0,05 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00
y
0
0,15 0,26 0,42 0,52 0,60 0,68 0,75 0,82 0,89 0,95 1,00
Xác định:
a/ Lưu lượng của axeton trong sản phẩm đỉnh, sản phẩm đáy và trong hỗn hợp
đầu (kmol/h)
b/ Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn luyện và đoạn chưng.
Chương 5: QUÁ TRÌNH TRÍCH LY
Bài tập 43:
Dùng benzen để tách phenol ra khỏi hỗn hợp nước thải phenol-nước trong hệ thống trích
li liên tục ngược chiều. Thành phần phenol trong nước thải lúc đầu là 8kg/m3, và lúc cuối
là 1,0kg/m3. Thành phần phenol trong benzen sau khi trích li là 25kg/m3. Nhiệt độ làm
việc 250C.
1/ Vẽ sơ đồ hệ thống trích li hỗn hợp trên.
2/ Xác định lượng dung môi thứ benzen cần thiết để đảm bảo yêu cầu tách nói trên.
3/ Xác định số bậc trích li .
Cho biết mỗi giờ có 10m3 nước thải được sử dụng. Số liệu về đường cân bằng của hỗn
hợp cho ở hình dưới.
Bài tập 44:
. Dùng benzen nguyên chất để trích ly dung dịch nước có chứa 20% khối lượng
dioxan. Cần phải chiết cho đến khi nồng độ của dioxan còn lại trong nước là 4% khối
lượng. Lượng hỗn hợp đầu đem xử lý là 150 kg. Trong mỗi bậc trích ly đều đạt đến cân
bằng. Bỏ qua sự hòa tan của nước và benzen. Biết dioxan phân bố giữa nước và benzen ở
250C cho bởi hình dưới
a. Tính nồng độ chiết cực đại (kg dioxan/kg benzen)
b. Xác định lượng dung môi cho mỗi bậc trích và số bậc trích tương ứng khi nồng
độ chiết bằng 75% nồng độ chiết cực đại
y(kg/kg)
Hình 2. Âäöthëâæåìng cán bàò
ng cuía hãû
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
x(kg/kg)
Bài tập 46:
Dùng benzen tinh khiết để tách dioxan ra khỏi nước trong hệ thống trích li liên tục
ngược chiều. Thành phần của dioxan trong nước lúc đầu 10kg/m3 và lúc cuối 1kg/m3.
Thành phần của dioxan trong benzen sau khi trích là 30kg/m3. Xác định lượng dung môi
benzen cần thiết cho quá trình trích li, số bậc trích, và sơ đồ trích li. Nếu mỗi giờ có
15m3 hỗn hợp dioxan – nước được sử dụng. Số liệu về đường cân bằng của hỗn hợp cho
ở bài tập 16 (bỏ qua tính hoà tan lẫn nhau giữa nước và benzen).
Bài tập 47:
Dung môi thứ cấp S được đưa vào với tốc độ 160 cm3/s để chiết cấu tử A trong hỗn hợp
đầu chứa 10% về trọng lượng của cấu tử đó trong dung môi đầu B theo phương pháp
ngược dòng (giả sử có 3 bậc tách). Tốc độ của hỗn hợp đầu ở lối vào là 400 cm3/s. Xác
định thành phần của dịch bã sau 3 bậc tách. Cho biết:
- Tỷ trọng của cấu tử A, dung môi đầu B và dung môi thứ S lần lượt như sau:
A = 1200 kg/m3; B = 1000 kg/m3; S = 800 kg/m3;
kgA/kgS
- Đường cân bằng chỉ sự phân bố cấu tử A trong B và S trên hình sau.
Hình 2. Đưong cân bang
0.300
0.280
0.260
0.240
0.220
0.200
0.180
0.160
0.140
0.120
0.100
0.080
0.060
0.040
0.020
0.000
0
0.015
0.03
0.045
0.06
0.075
0.09
0.105
0.12
0.135
kgA/kgB
0.15
Bài tập 48:
Trong nước thải của nhà máy tổng hợp axit salicylic còn chứa 0,2% khối lượng
axit này. Cần phải chiết chúng cho đến khi nồng độ của axit salicylic còn lại trong nước
thải là 0,025% khối lượng. Dung môi chiết được sử dụng là dietylete. Axit salicylic phân
bố giữa nước và dietylete ở 250C tuân theo định luật phân bố:
Y = 127X (trong đó Y, X được tính là g/kg).
1. Tính nồng độ chiết cực đại (g axit salicylic/kg dietylete)
2. Xác định tỷ lệ dung môi và số đĩa lý thuyết tương ứng cho nồng độ chiết bằng
60% nồng độ chiết cực đại
3. Xác định lượng dung môi dietylete (m 3/h) cần dùng cho một thiết bị chiết với
lượng nước thải liên tục cho qua là 3 m3/h
Cho biết:
- Quá trình chiết là nhiều bậc, ngược chiều
- Dung môi dietylete dùng để chiết là tinh khiết
- Dung môi dietylete và nước xem như không tan trong nhau
Bài tập 49:
Để tách 0,075 phần mol pyrindin ra khỏi dung dịch loãng người ta sử dụng một
thiết bị chiết ngược dòng và dùng benzen làm dung môi chiết. Sự phân bố của pyrindin
giữa nước và benzen ở 250C tuân theo định luật phân bố:
Y = 1,5X (trong đó Y, X được tính là kg/kg).
1. Tính nồng độ chiết cực đại (kg pyrindin/kg benzen)
2. Thiết lập phương trình đường làm việc của quá trình chiết và tính số đĩa lý
thuyết tương ứng khi nồng độ chiết bằng 70% nồng độ chiết cực đại và nồng độ của dịch
bã bằng 0,012 phần mol pyrindin.
Cho biết:
- Dung môi benzen dùng để chiết là tinh khiết
- Dung môi benzen và nước xem như không tan trong nhau
- Mpyrindin = 79 kg/kmol và Mnước = 18 kg/kmol
Bài tập 50:
Để tách phenol ra khỏi nước thải người ta sử dụng thiết bị chiết ngược dòng với dung môi
thứ cấp là di-izopropyl ete. Sự phân bố của phenol giữa nước và di-izopropyl ete tại 25 0C
tuân theo phương trình cân bằng sau: Y = 20X (g/kg).
Xác định:
1/ Nồng độ dịch chiết (g phenol/kg di-izopropyl ete)
2/ Số bậc chiết cần thiết để đáp ứng yêu cầu tách ở trên
Cho biết:
- Nguyên liệu đầu có nồng độ XF = 10g phenol/kg nước
- Dung dịch raphinat (dung dịch bã) có nồng độ XR = 0,08g phenol/kg nước
- Tỷ số giữa dung môi sơ cấp nước và dung môi thứ cấp di-izopropyl ete là 10kg/kg
- Nồng độ của phenol trong dung môi thứ cấp là 0,05g phenol/kg di-izopropyl ete
Bài tập 51:
Nước thải có hàm lượng phenol 15g/kg cần phải chiết phenol cho đến khi hàm lượng
phenol còn lại trong đó không quá 0,05g/kg. Dùng n-butyl axetat làm dung môi chiết. Sự
phân bố của phenol giữa nước và n-butyl axetat tuân theo phương trình cân bằng sau: Y =
56X (g/kg).
Xác định:
1/ Nồng độ dịch chiết cực đại (g phenol/kg n-butyl axetat)
2/ Tỷ số dung môi cực đại (kg nước/kg n-butyl axetat)
3/ Cần phải lấy tỷ lệ dung môi (kg nước/kg n-butyl axetat)và số đĩa lý thuyết là bao nhiêu
khi nồng độ của dịch chiết chỉ bằng 60% nồng độ dịch chiết cực đại
CHƯƠNG 7: QUÁ TRÌNH SẤY
Bài tập 52:
Hãy xác định lượng không khí khô đi qua máy sấy, lượng nhiệt cần thiết cấp cho
máy sấy trong máy sấy bằng không khí và nhiệt độ của không khí sấy sau khi ra khỏi
caloriphe sưởi. Quá trình sấy được thực hiện theo phương thức sấy thực tế.
Cho biết năng suất của thiết bị tính theo vật liệu ẩm là m = 300 kg/h; độ ẩm đầu và cuối
của vật liệu tương ứng 40% và 10%; trạng thái của không khí trước khi vào caloriphe
t0 = 200C và xo = 0.01 kg/kg kkk và sau khi sấy t2 = 400C và x2 = 0.028 kg/kg kkk; nhiệt
độ đầu (khi vào máy sấy) và nhiệt độ cuối (sau khi ra khỏi máy sấy) của vật liệu tương
ứng là 250C và 430C; khối lượng của bộ phận vận chuyển m VC = 500 kg; nhiệt dung riêng
của vật liệu sấy, vật liệu vận chuyển và của nước tương ứng CVL = 0.55 kcal/kg.độ,
CVC = 0.12 kcal/kg.độ, Cn = 1 kcal/kg.độ; nhiệt tổn thất ra môi trường chung quanh trong
quá trình sấy bằng 10% lượng nhiệt tiêu tốn tính theo lí thuyết
Bài tập 53:
Hãy xác định lượng không khí khô đi qua mây sấy; lượng nhiệt cần thiết cấp cho máy sấy
và thời gian sấy cần thiết để vật liệu có độ ẩm từ 40% xuống còn 8%.
Biết năng suất của thiết bị tính theo vật liệu ẩm là m = 350kg/h; trạng thái của không khí
trước khi vào caloriphe chính: t0 = 150C; x0 = 0,008 kgẩm/kgkkk; và sau khi ra khỏi máy
sấy là: t2 = 450C; x2 = 0,038 kgẩm/kgkkk. Biết rằng sau 10h sấy độ ẩm vật liệu giảm từ
35% xuống còn 12%; độ ẩm tới hạn tương ứng là 16% và độ ẩm cân bằng là 5%. Bỏ qua
thời gian khởi động; và quá trình sấy được thực hiện theo phương thức sấy lý thuyết.
Bài tập 54:
Trong thiết bị sấy thí nghiệm kiểu ống hơi, người ta tiến hành sấy than bùn. Kết
quả được ghi nhận như sau:
- Năng suất của thiết bị m = 11,2 kg/h (tính heo vật liệu khô tuyệt đối)
- Trạng thái than bùn:
* nhiệt độ vào: 200C; nhiệt độ ra: 520C
* độ ẩm đầu và cuối vật liệu:
• hàm nhiệt của vật liệu trước khi sấy và sau khi sấy:
i0 = 17,4 kcal/kg và i2 = 23,3 kcal/kg
- Trạng thái của không khí (của tác nhân sấy)
* Trước khi sấy:
t0 = 220C; x0 = 0.0057 kg/kg
0
* Sau khi sấy: t2 = 82 C; x2 = 0,146 kg/kg
- Nhiệt độ hơi đốt: t =1000C
- Diện tích bề mặt đốt nóng của ống là 2,18 m2.
- Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh bằng 10% lượng nhiệt làm bay hơi ẩm.
Hãy xác định hệ số truyền nhiệt trung bình (tính cho hiệu số nhiệt độ giữa hơi đốt và vật
liệu sấy).
Bài tập 55:
Một máy sấy dùng tác nhân sấy là không khí nóng với năng suất tính theo sản
phẩm sau khi sấy G2 = 500 kg/h; độ ẩm đầu và cuối của vật liệu tương ứng là w1= 40%,
w2 = 10% (tính theo vật liệu ướt). Biết không khí ngoài trời có nhiệt độ t 0 = 250C, độ ẩm
tương đối 0 = 80%; nhiệt độ không khí khi vào máy sấy (sau khi đi qua caloriphe chính)
t1 = 800C và sau khi ra khỏi máy sấy t 2 = 400C. Quá trình sấy xem như sấy lý thuyết. Hãy
tính:
1/ Lượng nguyên liệu cần phải đưa vào máy sấy (kg/h)
2/ Lượng không khí khô cần thiết cho quá trình sấy (kgkkk/h)
3/ Lượng nhiệt cung cấp cho caloriphe (kW)
Cho biết: Áp suất không khí là 105 N/m2; áp suất hơi nước bão hoà ở 25 0C là
Pbh=3150 N/m2
Bài tập 56:
Cần thiết kế một máy sấy dùng tác nhân sấy là không khí nóng với năng suất tính theo
sản phẩm sau khi sấy G2 = 500 kg/h; độ ẩm đầu và cuối của vật liệu tương ứng là w 1=
40%, w2 = 10% (tính theo vật liệu ướt). Biết không khí ngoài trời có nhiệt độ t 0=250C, độ
ẩm tương đối 0 = 80%; nhiệt độ không khí trước khi vào máy sấy (sau khi đi qua
caloriphe chính) t1 = 800C và sau khi ra khỏi máy sấy t 2 = 400C. Quá trình sấy xem như
sấy lý thuyết. Hãy tính:
1/ Lượng nguyên liệu cần phải đưa vào máy sấy (kg/h)
2/ Độ ẩm tương đối của không khí thải 2 (%)
3/ Lượng không khí khô cần thiết cho quá trình sấy (kgkkk/h)
4/ Lượng nhiệt cung cấp cho caloriphe (kW)
Cho biết: Áp suất không khí là 105 N/m2; áp suất hơi nước bão hoà ở 250C là
Pbh = 3150 N/m2 và áp suất hơi nước bão hoà ở 400C là Pbh = 7200 N/m2
Bài tập 57:
Một thiết bị sấy bằng không khí ngược chiều hoạt động liên tục, với các dữ kiện
cho sau đây:
- Năng suất của thiết bị tính theo vật liệu ẩm là G1 = 350 kg/h; độ ẩm đầu và cuối
của vật liệu tương ứng 42% và 11%; nhiệt độ đầu (khi vào máy sấy) và nhiệt độ cuối (sau
khi ra khỏi máy sấy) của vật liệu tương ứng là 180C và 470C; nhiệt dung riêng của vật liệu
sấy CVL = 2,35 kJ/kg.độ; nhiệt dung riêng của nước Cn = 4,19 kJ/kg.độ.
- Trạng thái của không khí trước khi vào caloriphe t0 =150C và xo = 0.0077 kg/kg
kkk và sau khi sấy t2 = 450C và x2 = 0.038 kg/kg kkk;
- Khối lượng của bộ phận vận chuyển m VC = 600 kg; nhiệt dung riêng của vật liệu
vận chuyển CVC = 0.5 kJ/kg.độ
- Nhiệt tổn thất ra môi trường chung quanh trong quá trình sấy bằng 12% lượng
nhiệt tiêu tốn tính theo sấy thực tế.
- Không khí được đốt nóng trong caloriphe hơi nước (đốt nóng gián tiếp). Cho
biết độ ẩm của hơi đốt là 6%; độ chênh lệch nhiệt độ giữa hơi đốt và không khí trong
phòng sấy là 100C; ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi đốt r = 2122 kJ/kg. Xác định:
1/ Lượng không khí khô tiêu tốn (kg/h)
2/ Lượng hơi đốt cần thiết (kg/h) và nhiệt độ của hơi đốt cấp cho caloriphe .
Bài tập 58:
Một thiết bị sấy bằng không khí ngược chiều hoạt động liên tục, với các dữ kiện
cho sau đây:
- Năng suất của thiết bị tính theo vật liệu ẩm là G 1 = 350 kg/h; độ ẩm đầu và cuối
của vật liệu tương ứng 42% và 11%; nhiệt độ đầu (khi vào máy sấy) và nhiệt độ cuối (sau
khi ra khỏi máy sấy) của vật liệu tương ứng là 180C và 470C; nhiệt dung riêng của vật liệu
sấy CVL = 2,35 kJ/kg.độ; nhiệt dung riêng của nước Cn = 4,19 kJ/kg.độ.
- Trạng thái của không khí trước khi vào caloriphe t 0 =150C và xo = 0.0077 kg/kg
kkk và sau khi sấy t2 = 450C và x2 = 0.038 kg/kg kkk;
- Khối lượng của bộ phận vận chuyển m VC = 600 kg; nhiệt dung riêng của vật liệu
vận chuyển CVC = 0.5 kJ/kg.độ
- Nhiệt tổn thất ra môi trường chung quanh trong quá trình sấy bằng 12% lượng
nhiệt tiêu tốn tính theo sấy thực tế.
- Không khí được đốt nóng trong caloriphe hơi nước (đốt nóng gián tiếp). Cho
biết độ ẩm của hơi đốt là 6%; độ chênh lệch nhiệt độ giữa hơi đốt và không khí trong
phòng sấy là 100C; ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi đốt r = 2122 kJ/kg.
Xác định:
1/ Lượng không khí khô tiêu tốn (kg/h)
2/ Lượng hơi đốt cần thiết (kg/h) và nhiệt độ của hơi đốt cấp cho caloriphe .
Bài tập 59:
Một máy sấy dùng tác nhân sấy là không khí nóng với năng suất tính theo sản phẩm sau
khi sấy G2 = 500 kg/h; độ ẩm đầu và cuối của vật liệu tương ứng là w 1= 40%, w2 = 10%
(tính theo vật liệu ướt). Biết không khí ngoài trời có nhiệt độ t 0 = 250C, độ ẩm tương đối
0 = 80%; nhiệt độ không khí khi vào máy sấy (sau khi đi qua caloriphe chính) t 1 = 800C
và sau khi ra khỏi máy sấy t2 = 400C. Quá trình sấy xem như sấy lý thuyết.
Hãy tính:
a/ Lượng nguyên liệu cần phải đưa vào máy sấy (kg/h)
b/ Lượng không khí khô cần thiết cho quá trình sấy (kgkkk/h)
c/ Lượng nhiệt cung cấp cho caloriphe (kW)
Cho biết: Áp suất không khí là 105 N/m2; áp suất hơi nước bão hoà ở 250C là
Pbh=3150 N/m2
Bài tập 60:
Dùng thiết bị sấy bằng không khí để sấy đường có độ ẩm ban đầu w 1 = 10%, sấy
đến độ ẩm cuối w2 = 1%. Năng suất của thiết bị (tính theo vật liệu ướt) G 1 = 1100 kg/h.
Thiết bị sấy được trang bị caloriphe hơi nước để đốt nóng không khí (quá trình đốt nóng
gián tiếp); hơi nước có nhiệt độ 1510C và có độ ẩm 5%. Trạng thái của không khí trước
khi vào cloriphe t0 = 100C, x0 = 0,006 (kgẩm/kg kkk) và sau khi ra khỏi thiết bị sấy t 2 =
500C, x2 = 0,037 (kgẩm/kg kkk). Tiêu hao nhiệt lượng sấy cao hơn 13% so với lý thuyết.
Tính:
a. Năng suất của quạt thổi không khí (m 3/h). Biết thể tích riêng của không khí ẩm
vkkẩm= 0,988 (m3/kgkkk)
b. Lượng hơi nước (kg/h) để gia nhiệt không khí trong caloriphe. Biết ẩn nhiệt của
hơi nước r = 2117 (kJ/kg)
c. Bề mặt truyền nhiệt của caloriphe (m 2). Biết hệ số truyền nhiệt giữa hơi nước
và không khí K=30 (W/m2.0C)