Specifična entalpija procesnog toka (procesi uz promjenu faznog stanja) Zadatak 1. Utvrditi specifičnu entalpiju zasićenih para benzena temperature 100°C, u odnosu na referentnu temperaturu 20°C i benzen u tečnom stanju. Napisati najmanje dvije moguće trajektorije pomoću kojih možete odrediti specifičnu entalpiju para benezena koristeći slijedeće podatke: Specifični tplinski kapacitet za tečni benzen dat je relacijom: K) kJ/(kmol 10 898 . 1 10 648 . 1 10 705 . 7 273 . 7 3 6 2 3 1 , T T T c l p Specifični toplinski kapacitet benzena u parnoj fazi dat je polinomalnom zavisnošću: K) kJ/(kmol 10 130 . 7 10 017 . 3 10 743 . 4 917 . 33 3 8 2 4 1 , T T T c g p Entalpija isparavanja benzena u funkciji temperature: 38 . 0 ) ( 2 . 353 2 . 562 2 . 562 30781 ˆ T H T V Temperatura normalnog vrelišta benzena 353.2 K. Entalpija isparavanja na normalnom vrelištu 30781 kJ/kmol. Rješenje: Varijanta I ) ( , ˆ ) ( ˆ T v T T l p benz H dT T c H ref kJ/kmol 29629.63 2 . 353 2 . 562 15 . 373 2 . 562 30781 ˆ 38 . 0 ) 15 . 373 ( v H 6 . 29629 ) 10 898 . 1 10 648 . 1 10 705 . 7 273 . 7 ( ˆ 15 . 373 15 . 293 3 6 2 3 1 T T T H benz kJ/kmol 40575.4 6 . 29629 10945.8 ˆ benz H Varijanta II T T g p T v benz ref ref dT T c H H ) ( ˆ ˆ , ) ( kJ/kmol 33881.6 2 . 353 2 . 562 15 . 293 2 . 562 30781 ˆ 38 . 0 ) 15 . 293 ( v H 15 . 373 15 . 293 3 8 2 4 1 ) 10 130 . 7 10 017 . 3 10 743 . 4 917 . 33 ( 6 . 33881 ˆ dT T T T H benz kJ/kmol 41331.5 7449.9 6 . 33881 ˆ benz H Varijanta III T T g p T v T T l p benz ref n vr n vr ref dT T c H dT T c H ) ( ˆ ) ( ˆ , ) ( , 15 . 373 2 . 353 , ) 2 . 353 ( 2 . 353 15 . 293 , ) ( ˆ ) ( ˆ dT T c H dT T c H g p v l p benz 15 . 373 2 . 353 3 8 2 4 1 2 . 353 15 . 293 3 6 2 3 1 ) 10 130 . 7 10 017 . 3 10 743 . 4 917 . 33 ( 30781 ) 10 898 . 1 10 648 . 1 10 705 . 7 273 . 7 ( ˆ dT T T T T T T H benz kJ/kmol 40845.7 2033.9 30781 8030.7 ˆ benz H
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Specifična entalpija procesnog toka (procesi uz promjenu faznog stanja)
Zadatak 1. Utvrditi specifičnu entalpiju zasićenih para benzena temperature 100°C, u odnosu na referentnu temperaturu 20°C i benzen u tečnom stanju. Napisati najmanje dvije moguće trajektorije
pomoću kojih možete odrediti specifičnu entalpiju para benezena koristeći slijedeće podatke:
Specifični tplinski kapacitet za tečni benzen dat je relacijom:
K)kJ/(kmol10898.110648.110705.7273.7 36231
, TTTc lp
Specifični toplinski kapacitet benzena u parnoj fazi dat je polinomalnom zavisnošću:
K)kJ/(kmol10130.710017.310743.4917.33 38241
, TTTc gp
Entalpija isparavanja benzena u funkciji temperature:
38.0
)(
2.3532.562
2.56230781ˆ T
H T
V
Temperatura normalnog vrelišta benzena 353.2 K. Entalpija isparavanja na normalnom vrelištu 30781 kJ/kmol.
Zadatak 2. Utvrditi vrijednost toplinskog toka koji se mora transferirati preko ogrijevne površine
procesne jedinice u kojoj se, iz tečnog izopropanola temperature 25°C, generišu zasićene pare
izopropanola temperature 100°C. Specifična toplina isparavanja izopropanola, pri 100°C, iznosi 632.81 kJ/kg a srednji toplinski kapacitet, tečnog izopropanola u temperaturnom intervalu od 25
do100°C iznosi 196.6 kJ/(kmolK). Kapacitet procesne jedinice je 6000 kg/h izopropanola. Kolika je
potrošnja ogrijevne pare temperature 120°C čija je entalpija kondenzacije 2202 kJ/kg? (M=60.1 kg/kmol)
Rješenje:
U skladu sa tekstom bilansnog problema može se kreirati slijedeća procesna struktura
Transferirani toplinski tok, preko ogrijevne površine procesne jedinice, proizilazi iz relacije njenog
toplinskog bilansa procesne jedinice:
izTRul HQh odnosno:
izulTRulul HmQhm ˆˆ
Ako se kao referentni uslovi uzmu uslovi pojnog toka onda je 0ˆulh pa je transferirani toplinski tok:
Specifična entalpija toka zasićenih para je:
Toplina isparavanja izopropanola je:
odnosno nakon smjenjivanja poznatih varijabli ima se:
Toplinski tok transferiran preko ogrijevne površine procesne jedinice:
Potrošnja ogrijevne pare
Zadatak 3. Utvrditi vrijednost toplinskog toka koji se mora transferirati preko ogrijevne površine
procesne jedinice u kojoj se pri pritisku 1.21 bar isparava čisti metanol. Napon para metanola, u zavisnosti od temperature, dat je relacijom:
29.34)(K
55.36269673.11)bar(ln
Tp
izulTR HmQ ˆ
iz
REF
iz
T
T
T
vLPiz HdTcH)(
,ˆˆ
kJ/kmol38031.881.6081.632ˆ )( izT
vH
kJ/kmol52776.8888.38031)25100(6.196ˆizH
kJ/h105.2788.527761.60
6000ˆ 6
izulTR HmQ
kg/h2393.32202
105.27
ˆ
6
V
TRpare
H
Qm
Specifična toplina isparavanja metanola, na pritisku 1.21 bar, iznosi 34927.7 kJ/kmol a srednji
toplinski kapaciteti, tečnog i parovitog metanola, iznose 85.7 odnosno 48.5 kJ/(kmol K). Kapacitet procesne jedinice je 11000 kg/h.
Rješenje:
U skladu sa tekstom bilansnog problema može se kreirati slijedeća procesna struktura.
Transferirani toplinski tok, preko ogrijevne površine procesne jedinice, proizilazi iz relacije njenog toplinskog bilansa procesne jedinice:
izTRul HQh odnosno:
izulTRulul HmQhm ˆˆ
Ako se kao referentni uslovi uzmu uslovi pojnog toka onda je 0ˆulh pa je transferirani toplinski tok:
izulTR HmQ ˆ
Temperatura toka generisanih para je:
23.34229.34)21.1ln(9673.11
55.3626zasT K odnosno 69.08°C.
Specifična entalpija toka metanolnih para je: iz
REF
iz
T
T
T
vlPiz HdTTcH)(
,ˆ)(ˆ
odnosno nakon smjenjivanja poznatih varijabli ima se:
kJ/kmol382707.34927)3069(7.85ˆizH
Toplinski tok transferiran preko ogrijevne površine procesne jedinice:
kJ/h5.131553123827032
11000ˆizulTR HmQ
Zadatak 4. Za neki procesni sistem, potrebno je obezbjediti pregrijane pare etilacetata pritiska 1.2 bar
i temperature 250°C. Procesni tok tečnog etilacetata se uvodi u isparivač, gdje se generišu zasićene
pare etilacetata pritiska 1.2 bar, a zatim se pare pregrijavaju do 250°C Utvrditi zahtijevane toplinske tokove u isparivaču odnosno pregrijaču, u odnosu na 1 kmol tečnog
etilacetata temperature 20°C.
Na raspolaganju su slijedeći podaci:
Srednji toplinski kapacitet tečnog i parovitog etilacetata 182.52 odnosno 142.74 kJ/(kmolK)
Toplina isparavanja na temperaturi u isparivaču je 361.77 kJ/kg
Napon para etilacetata, u zavisnosti od temperature, dat je relacijom
15.57)K(
15.27905314.9)bar(ln
Tp
Molekulska masa etilacetata je 88.11 kg/kmol.
Rješenje:
Vrijednost transferiranog toplinskog toka proizilazi iz toplinskog bilansa procesne jedinice
zasiz
ISP
TRulul HmQhm ˆˆ )(
Ako su referentni uslovi:
temperatura 20°C i
tečno fazno stanje
ima se da je:
0ˆulh
Pa je, u odnosu na 1 kmol etilacetata, zahtijevani toplinski tok
zasTR HQ ˆ
Temperatura zasićenih para etilacetata
K355.6315.57)2.1ln(5314.9
15.2790nvrT
C48.82nvrt
Specifična entalpija zasićenih etilcetatnih para je:
kJ/kmol43279.411.8877.36152.182ˆˆ48.82
20
)(
, dtHdtcHzas
ref
zas
t
t
t
VLpzas
kJ/mol4.43279ˆ)(
zas
ISP
TR HQ
Transferirani toplinski tok preko ogrijevne površine pregrijača:
pregiz
PREG
TRzasiz HmQHm ˆˆ )(
Ako se kao referentni uslovi usvoje temperatura 82.48°C i parno fazno stanje ima se:
preg
PREG
TR HQ ˆ)(
Specifična entalpija pregrijanih para etilacetata
kJ/kmol23911.874.142ˆ250
48.82
, dtdtcH
preg
ref
t
t
Gppreg
kJ/kmol23911.8ˆ)(
preg
PREG
TR HQ
Zadatak 5. U procesnoj jedinici, pri 70°C, se vrši isparavanje tečnog metanola koji poji procesnu
jedinicu sa temperaturom 30°C. Pri kojem pritisku se odvija proces isparavanja? Ako se preko ogrijevne površine transferira toplinski tok od 4000 kW, koliki je kapacitet procesne jedinice u t/h?
Napon para metanola u funkciji temperature dat je relacijom:
Srednji toplinski kapacitet tečnog metanola je 84.31 kJ/(kmol∙K).
Entalpija isparavanja metanola na temperaturi u procesnoj jedinici iznosi 34856.2 kJ/kmol.
Rješenje:
Na osnovu teksta bilansnog problema može se kreirati slijedeća procesna struktura
29.34)(K
55.36269673.11)bar(ln
Tp
Pritisak u procesnoj jedinici je:
Kapacitet procesne jedinice proizilazi iz jednačine toplinskog bilansa
odnosno
Ako se kao referentni uslovi uzmu uslovi pojnog toka onda je 0ˆulh :
Specifična entalpija toka metanolnih para je:
Kapacitet procesne jedinice iznosi:
odnosno
Zadatak 6. Zasićavanje zraka vodom, izvodi se u adijabatskim uslovima. Za parametre procesa date
na šemi utvrditi udio vodene pare u zraku koji ulazi u procesnu jedinicu.
Napon vodene pare, u ovisnosti o temperaturi, dat je relacijom:
13.46)K(
44.38166834.11)bar(ln
Tp
Specifične entalpije su date u odnosu na temperaturu 25°C i vodu u tečnom stanju.
Rješenje:
Neka su procesnim tokovima dodijeljene oznake:1- vlažan zrak na ulazu u procesnu jedinicu; 2- voda i
3- zasićeni zrak. Rosišna temperatura procesnog toka na ulazu u procesnu jedinicu, proizilazi iz činjenice da je za
uslove rosišta parcijalni pritisak vode u zraku jednak naponu vodene pare na rosišnoj temperaturi:
)()1(
roseww tpp
Vrijednost parcijalnog pritiska proizilazi iz udjela komponente u procesnom toku:
uk
w
wP
py
)1(
)1(
Udio vodene pare u procesnom toku proizilazi iz relacija materijalnog bilansa.
bar 1.2629.34)15.27370(
55.36269673.11)bar(ln ep
izTRul HQh
izulTRulul HmQhm ˆˆ
izulTR HmQ ˆ
iz
REF
iz
t
t
tvlPiz HdtcH
)(,
ˆˆ
kJ/kmol38228.62.34856)3070(31.84ˆizH
kmol/h 376.66.38228
36004000
ˆiz
TRul
H
Qm
t/h05.121000
32376.6
1000
32ulul
mm
Totalni materijalni bilans
321 mmm
Jednačina materijalnog bilans u odnosu na vodu
)3(
32
)1(
1 ww ymmym
Jednačina toplinskog bilansa
332211ˆˆˆ HmhmHm
Ako su referenetni uslovi 25°C i voda u tečnom stanju proizilazi da specifična entalpija toka 2 jednaku nuli.
Procesni toka na izlazu iz procesne jedinice je zasićen vodenom parom, pa je:
uk
ww
P
Cpy
)2.43()3(
Napon vodene pare na 43.2°C iznosi:
bar08715.013.4615.2732.43
44.38166834.11
epw Pa je udio vodene pare u zasićenom zraku:
0581.0
5.1
08715.0)3(
wy
Smjenom vrijednosti poznatih varijabli dobija se:
32150 mm
0581.0150 32
)1( mmyw
30833109150 3m
Rješavanjem sistema jednačina dobija se:
- protok toka zasićenog zraka, kmol/h265.1513m
- protok toka vode za zasićavanje,kmol/h265.12m
- sadržaj vodene pare u zraku na ulazu u procesnu jedinicu,05016.0)1(
wy
Zadatak 7. Tok od 5500 kg/h kondenzata vodene pare pri temperaturi 120°C, ekspandira u flash procesnoj jedinici, na pritisak 0. 5 bar.
Specifična entalpija vodene pare (referentna temperatura 0°C i tečna voda) u funkciji temperature data
je relacijom:
20024.00354.23.2496ˆ ttH
Specifični toplinski kapacitet kondenzata iznosi 4.1868 kJ/(kgK). Napon vodene pare, u funkciji
temperature, dat je relacijom:
13.46(K)
44.38166834.11)bar(ln
Tpw
Rješenje: Na osnovu teksta zadatka može se kreirati slijedeća procesna struktura
1-kondenzat vodene pare (120°C); 2-kondenzat (pritisak0.5 bar); 3-zasićena para pritiska 0.5 bar;
Ekspanzija procesnog toka se odvija u adijabatski uslovima (pri konstantnoj entalpiji) Jednačina materijalnog bilansa
321 mmm
Ekspanzija procesnog toka se odvija u adijabatski uslovima (pri konstantnoj entalpiji), pa je jednačina
toplinskog bilansa
332211ˆˆˆ Hmhmhm
Temperatura procesnih tokova na izlazu iz flash jedinice je ravnotežna za pritisak 0.5 bar:
C34.8115.27313.46)5.0ln(6834.11
44.3816zast
Specifična entalpija tokova kondenzata:
kJ/kg502.42)0120(1868.41868.4ˆ120
0
,1
1
dtdtch
t
t
Lp
ref
kJ/kg55.403)034.81(1868.41868.4ˆ34.81
0
,2 dtdtchzas
ref
t
t
Lp
Specifična entalpija zasićene pare:
kJ/kg2645.98)34.81(0024.034.810354.23.2496ˆ 2
3H
Smjenom vrijednosti poznatih varijabli u sistem jednačina dobija se:
325500 mm
98.264555.34042.5025500 32 mm
Rješavanjem sistema jednačina dobija se:
- protok toka kondenzata na izlazu iz flash jedinice, 5113.83 kg/h
- protok toka zasićene pare, 386.17 kg/h
Zadatak 8. Tok zasićenog etilacetata pri pritisku 6 bar, u redukcionom ventilu ekspandira na pritisak
0.45 bar. Utvrditi sadržaj parne faze u dvofaznom toku nakon redukcionog ventila. Proces u redukcionom ventilu protiče u adijabatskim uslovima.
Srednji toplinski kapacitet tečnog etilacetata je 197 kJ/kmol a toplina isparavanja pri temperaturi u
expanzionoj posudi iznosi iznosi 33805.6 kJ/kmol.Napon para etilacetata, u zavisnosti od temperature, dat je relacijom:
15.57)K(
5.27905314.9)bar(ln
Tp
Rješenje:
Na osnovu teksta zadataka može se kreirati slijedeća procesna struktura
Ekspanzija procesnog toka se odvija u adijabatski uslovima (pri konstantnoj entalpiji), pa je jednačina
toplinskog bilansa
332211ˆˆˆ Hmhmhm
Temperatura procesnih tokova na ulazu i izlazu iz flash jedinice je ravnotežna za pritisake 6 odnosno
0.45 bar, pošto su tokovi zasićenog etilacetata:
C5.14415.27315.57)6ln(5314.9
5.2790ULt
C1.5415.27315.57)45.0ln(5314.9
5.2790IZt
Ako se kao referentni uslovi uzmu: - temperatura pojnog toka 144.5°C i tečno fazno stanje slijedi da je specifična entalpija ulaznog
toka jednaka nuli.
- Specifična entalpija toka zasićenog tečnog etilacetata, pri pritisku 0.45 bar:
kJ/kmol17808.8)5.1441.54(0.197)0.197(ˆ1.54
5.144
,2 dtdtchIZ
ref
t
t
Lp
Specifična entalpija zasićenih para etilacetata:
kJ/kmol15996.86.33805)0.197(ˆ1.54
5.144
)1.54(
,3 dtHdtcH v
t
t
Lp
IZ
ref
Ako se kao baza uzme protok pojnog toka od 100 kmol/h i smjenom vrijednosti poznatih varijabli u
sistem jednačina dobija se:
32100 mm
8.15996)8.17808(0 32 mm
Rješavanjem sistema jednačina dobija se:
- protok toka tečnog etilacetata na izlazu iz procesne jedinice, kmol/h32.472m
- protok toka zasićene pare etilacetata, kmol/h68.523m
Sadražaj pare u dvofaznom toku na izlazu iz procesne jedinice:
5268.01
3
m
m
Zadatak 9. Izračunati specifičnu entalpiju toka vlažnog zraka, u odnosu na 0 C i vodu u tečnom stanju, ako zrak ima slijedeće parametre: temperatura 55°C, pritisak 740 mm Hg i relativnu vlažnost
63%. Srednji toplinski kapacitet suhog zraka 1 kJ/(kg∙K) a toplina isparavanja vode na 55°C iznosi:
2406.7 kJ/kg. Ravnotežna napetost vode na temperaturi data je relacijom:
228)C(
21.16689668.7
10)Hgmm( t
wp
Rješenje: Vlažni zrak je smjesa suhog zraka i vodene pare, pa se specifična entalpija toka računzna kao entalpija
smjese:
)1(ˆˆˆWSZRWWZR yHyHH
Specifična entalpija suhog zraka u smjesi je:
kJ/kg55)055(1ˆ55
0
, dtcH szrpSZR
kJ/kmol15952955ˆSZRH
Specifična entalpija vodene pare u zraku:
kJ/kg2636.977.2406)055(1868.4ˆˆ )55(
55
0
,
C
vWpW HdtcH
kJ/kmol47465.53182636.97ˆWH
Molski udio vodene pare u zraku je:
uk
C
wW
P
py
)55(
Napon vodene pare na 55°C iznosi:
mmHg05.18810)C55( 22855
21.16689668.7
wp
1.0740
05.18863.0Wy
Specifična entalpija procesnog toka je:
kJ/kmol6182.05)1.01(15951.053.47465ˆZRH
Zadatak 10. Procesnu jedinicu kondenzator poji gasno-parni tok koji predstavlja sistem etanol-zrak.
Za ograničenja sa procesne šeme utvrditi vrijednost toplinskog toka koji se tranferira u okolinu.
Napon para etanola, u zavisnosti od temperature, dat je relacijom:
68.41(K)
98.38032917.12(bar)ln
Tp
Rješenje: Procesnim tokovima dodijeljene su oznake:
1 –pojni tok kondenzatora; 2 –tok kondenziranog etanola; 3 –parno-gasni tok na izlazu iz hladnjaka
Transferirani toplinski tok proizilazi iz relacije toplinskog bilansa:
321 HhQH TR odnosno
332211ˆˆˆ HmhmQHm TR
Protoci procesnih tokova proizilaze iz relacija materijalnog bilansa.
Jednačina totalnog materijalnog bilansa
Jednačina materijalnog bilansa u odnosu na etanol
)3(
32
)1(
1 EtOHEtOH ymmym
Sadržaj etanola u gasno parnom toku na izlazu iz separatora je:
uk
EtOH
EtOHP
py
)3(
)3(
Kako je tok na izlazu iz separatora zasićen etanolom, na temperaturi 40°C, to je parcijalni pritisak etanola jednak njegovoj ravnotežnoj napetosti na 40°C.
321 mmm
Ravnotežna napetost etanola na 40°C iznosi:
bar17892.0)C40( 68.41273.1540
98.38032917.12
epEtOH Udio etanola u gasno-parnom toku na izlazu iz hladnjaka:
1491.02.1
17892.0)3(
uk
EtOHEtOH
P
py
Smjenjivanjem vrijednosti poznatih varijabli u jednačine materijalnog bilansa dobije se:
32200 mm
1491.05.0200 32 mm
Rješavanjem sistema jednačina ima se:
količina iskondenziranog etanola, kmol/h5.822m
količina parno-gasne smjese na izlazu iz hladnjaka, kmol/h5.1173m
Iz jednačine toplinskog bilansa proizilazi da je transferirani toplinski tok preko ogrijevne površine
hladnjaka:
kJ/h166310022821200212875.11748475.82TRQ odnosno
kW97.461TRQ
Zadaci za vježbu
VJ1. Cijevni hladnjak poji tok parovitog etilacetata, sa protokom 123 kmol/h i pri temperaturi 50°C.
Ako se u hladnjaku temperatura smanji na 15°C utvrditi vrijednost transferiranog toplinskog toka, pri potpunoj kondenzaciji parovitog etilacetata. Toplina isparavanja etilacetata, pri 50°C, iznosi, 34075
kJ/kmol. Napon para etilacetata, u zavisnosti od temperature, dat je relacijom:
15.57)K(
15.27905314.9)bar(ln
Tp
a srednji toplinski kapacitet, tečnog etilacetata, iznosi 177.37 kJ/(kmolK). VJ2. Nakon redukcionog ventila, u parno-tečnom toku etilacetata, potrebno je ostvariti sadržaj parne
faze od 48.0 % pri pritisku od 0.45 bar. Utvrditi pritisak pri kome je zasićeni tok etilacetata ispred
redukcionog ventila.
Proces u redukcionom ventilu protiče u adijabatskim uslovima. Napon para etilacetata, u zavisnosti od
temperature, dat je relacijom
15.57)K(
5.27905314.9)bar(ln
Tp
Srednji toplinskim kapacitet tečnog etilacetata je 196.6 kJ/kmol a toplina isparavanja pri temperaturi
54°C iznosi 33805.6 kJ/kmol.
VJ3. Utvrditi vrijednost toplinskog toka potrebnog za generisanje 1400 kg/h zasićenih para butana
temperature 44°C, iz tečnog butana temperature 20°C. Specifični toplinski kapacitet tečnog butana u funkciji tempetarure dat je relacijom:
4532
, 106121.403874.05.121675191030)/( TTTTKkmolJc gp Molekulska masa butana iznosi 58.122 g/mol, a entalpija kondenzacije vodene pare pritiska 8 bar je
2048 kJ/kg. Entalpija isparavanja butana pri pritisku u isparivaču iznosi 19626.19 kJ/(kmol∙K).
VJ4. Izračunati specifičnu entalpiju toka vlažnog zraka, u odnosu na 0 C i vodu u tečnom stanju, ako zrak ima slijedeće parametre:
- temperatura 65°C
- pritisak 755 mm Hg i
- rosište 46.8°C Srednji toplinski kapacitet suhog zraka je 1 kJ/(kg∙K) a toplina isparavanja vode na 65°C iznosi 2346.2
kJ/kg. Napon vodene pare u funkciji temperature dat je relacijom:
228)C(
21.16689668.7)mmHg(log
tpw
VJ5. 1500 kg/h tečnog etanola, temperature 20°C, treba transferirati u parno stanje pri pritisku 47 kPa i na temperaturi 150°C. Utvrditi toplinski tok koji se iz okoline dovodi na sistem ako se
raspolaže sa slijedećim podacima:
- Srednji toplinski kapacitet tečnog etanola
kJ/(kgK),007.0261.2, tc lp
- Napon para u zavisnosti od temperature
184.226
864.15921122.8)mmHg(log
tp
- Toplina isparavanja etanola, pri 60°C, 880.1 KJ/kg
- Srednji toplinski kapacitet parovitog etanola
kJ/(kgK)897.1,gpc
VJ6. Procesni tok, koji predstavlja gasno-parni sistem zrak-etanol, hladi se u procesnoj jedinici sa
izmjenjivačkom površinom pri čemu se ostvari stepen kondenzacije etanola od 80.0 %. Za podatke sa procesne šeme utvrditi vrijednost toplinskog toka koja se transferira u okolinu, kao i temperaturu toka
rashladnog medija na ulazu ako je ona za 20°C manja od izlazne temperature procesnog toka.
Napon para etanola, u zavisnosti od temperature dat je relacijom:
68.41
98.38032917.12(bar)ln *
TpEtOH
VJ7. Rekuperacija etanola, iz toka zraka, izvodi se hlađenjem procesnog toka u hladnjaku sa
kontaktnom površinom, pri konstantnom pritisku 1.05 bar, do temperature 7°C. Ako je stepen kondenzacije etanola 52 % na osnovu podataka sa procesne šeme utvrditi toplinski tok
koji se transferira u okolinu.
Napon para etanola, u zavisnosti od temperature, dat je relacijom:
68.41)K(
98.38032917.12)bar(ln *
Tp
VJ8. Procesnu jedinicu hladnjak poji tok koji predstavlja parno-gasni sistem, CS2-zrak, sa slijedećim
parametrima: protok 120 kmol/h; temperatura 130°C i sadržaj CS2, 45 mol.%. Utvrditi vrijednost
toplinskog toka koji se preko kontaktne površine transferira u okolinu za slučaj da se procesni tok
ohladi na 10°C. Napon para CS2 u funkciji temperature, dat je relacijom:
54.241)C(
42.11689419.6)mmHg(log
tp
Entalpija isparavanja CS2 na 10°C je 28624.8 kJ/kmol a srednji toplinski kapacitet parovitog CS2 je
44.66 kJ/kmol. VJ9. Preko ogrijevne površine isparivača, u kome se generišu pare etilbenzena, transferira se toplinski
tok od 7.1∙105 kJ/h.
Ako je srednji toplinski kapacitet tečnog etilbenzena 195 kJ/(kmolK) i toplina isparavanja pri pritisku
u procesnoj jedinici 31650 kJ/kmol utvrditi radni pritisak (bar) pri kome se eksploatiše isparivač.
Napon para etilbenzena u zavisnosti od temperature dat je relacijom.
206.213)C(
206.142495719.6)Hgmm(log
tp
VJ10. Ekvimolarna tekuća smješa, benzena i toluena, sa temperaturom 10°C poji isparivač. Režimski
parametri u isparivaču su:
pritisak 255 mm Hg
temperatura 60°C
Uz pretpostavku da se sistem vlada po Raoult-ovom zakonu, izračunati toplinski tok koga treba dovesti za kapacitet isparivača od 100 kmol/h polazne smjese.
Topline isparavanja benzena i toluena, na 60°C, iznose (kJ/kmol) 32390 i 36550, a srednji toplinski
kapaciteti tečnog benzena i toluena iznose (kJ/(kmol∙K)) 135.1 i 161.29.