Задача 9. Р-136
Определить продолжительность фильтрования 10 дм3 жидкости через 1 м2 фильтра, если при предварительном испытании фильтра с 1 м2 было собрано фильтрата: V1=1 дм3 через τ1=2.25 мин и V2=3 дм3 через τ2=14.5 мин после начала фильтрования.
Решение.
По опытным данным находим экспериментальные константы K и C в уравнении фильтрования: V2+2*V*C=K*τ.
Для этого составляем два уравнения с двумя неизвестными:
12+2*1*С=К*2.25
32+2*3*C=K*14.5;
откуда К=0.77 дм6/(м4*мин) и С=0.37 дм3/м2. Для определения искомой продолжительности фильтрования полученные значения констант и заданный объём фильтрата подставляем в уравнение фильтрования:
102+2*10*0.37=0.77*τ; откуда τ=140 мин или 2 ч 20 мин.
Задача 10. Р-443
Определить требуемое количество активированного угля, высоту слоя адсорбента и диаметр адсорбера периодического действия для поглощения паров бензина из смеси его с воздухом. Расход паро-воздушной смеси Q=3450 м3/ч. Начальная концентрация бензина С0=0.02 кг/м3. Скорость паро-воздушной смеси ω=0.23 м/сек, считая на полное сечение аппарата, динамическая активность угля по бензину A1=7 масс. %, остаточная активность после десорбции A2=0.8 масс. %; насыпная плотность угля ρнас=500 кг/м3. Продолжительность десорбции, сушки и охлаждения адсорбента составляет τ=1.45 ч.
Решение.
Для поглощения бензина за 1.45 ч необходимо адсорбента:
G=Q*τ*C0/(A1-A2)=3450*1.45*0.02/(0.07-0.008)=1612 кг.
При заданной скорости паро-воздушной смеси 0.23 м/сек и расходе 3450 м3/ч диаметр адсорбера должен быть: D=√(Q/(3600*0.785*ω))=√(3450/(3600*0.785*0.23))=2.3 м.
Высота слоя адсорбента: H=G/(ρнас*0.785*D2)=1612/(500*0.785*2.32)≈0.8 м.
Задача 11. Р-486
В вертикальном отстойнике с коническим дном находятся осадок и Gр=7 м3 раствора, содержащего GNaOHисх=2 т NaOH. После отстаивания сливается прозрачная часть в количестве 6 м3, отстойник доливается чистой водой и суспензия перемешивается. После повторного отстаивания снова сливается 6 м3 чистого раствора. Три слитых с осадка раствора смешиваются и направляются на выпарку. Определить: а. количество NaOH, остающегося в осадке (шламе); б. процент извлечения NaOH; в. процентное содержание NaOH в растворе, посупающем на выпарку.
Решение.
1В отстойнике происходит трёхкратное промывание осадка с отношением объёмов удаляемого и удерживаемого растворов а=6 : 1=6. Согласно формуле: φ=1/(1+а)3, в шламе после трёхкратного промывания остаётся
1/(1+6)3=1/73=1/343
от первоначального количества NaOH, или GNaOH1=GNaOHисх*1/343=2000*1/343=5.8 кг.
2. Извлекается NaOH:
GNaOHисх-GNaOH1/GNaOHисх*100%=2000-5.8/2000*100%=99.7%
По данным таблицы экстрагированное вещество при трёхкратном промывании шестикратным количеством растворителя составляет 99.7%.
3. Количество раствора: Vр=6*3=18 м3. Содержание в нём NaOH: GNaOH2=GNaOHисх-GNaOH1=2000-5.8=1994.2 м3
или GNaOH2/(Vр+GNaOH2)*100=1994.2/(18000+1994.2)*100%≈10%.
Таблица: Степень извлечения экстрагируемого вещества при последовательной обработке одинаковыми порциями свежего растворителя.
отношение потоков a |
число промывок |
|||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
|||||
стапень извлече-ния, масс.% |
общ.объём р-ля |
стапень извлече-ния, масс.% |
общ.объём р-ля |
стапень извлече-ния, масс.% |
общ.объём р-ля |
стапень извлече-ния, масс.% |
общ.объём р-ля |
|
1 |
50,00 |
1 |
75,00 |
2 |
87,50 |
3 |
93,75 |
4 |
2 |
66,67 |
2 |
88,89 |
4 |
96,30 |
6 |
98,76 |
8 |
3 |
75,00 |
3 |
93,75 |
6 |
98,44 |
9 |
99,61 |
12 |
4 |
80,00 |
4 |
96,00 |
8 |
99,20 |
12 |
99,84 |
16 |
5 |
83,33 |
5 |
97,22 |
10 |
99,54 |
15 |
99,92 |
20 |
6 |
85,71 |
6 |
97,96 |
12 |
99,71 |
18 |
99,96 |
24 |
7 |
87,50 |
7 |
98,44 |
14 |
99,81 |
21 |
99,98 |
28 |
8 |
88,89 |
8 |
98,76 |
16 |
99,86 |
24 |
99,98 |
32 |
9 |
90,00 |
9 |
99,00 |
18 |
99,90 |
27 |
99,99 |
36 |
10 |
90,90 |
10 |
99,17 |
20 |
99,92 |
30 |
99,99 |
40 |