Задачи

Задача №1.

Дано:

Таблица №1

G1 .кг	10600
G2 .кг	9250
G3 .кг	9700
G4 .кг	7950
M1 .кг/кмоль	589
M2 .кг/кмоль	612
M3 .кг/кмоль	643
M4 .кг/кмоль	441
ρ1 .кг/м3	997
ρ2 .кг/м3	1007
ρ3 .кг/м3	1028
ρ4 .кг/м3	952

Решение:

I шаг

Найдем сумму масс всех компонентов по формуле:

где m_i – масса компонента, кг; m – масса смеси, кг;

(Кг)

II шаг

Найдем массовую долю компонента в процентах массовых по формуле:

где x_i – массовый процент, %масс,; m_i – масса компонента, кг; m – масса смеси, кг;

1. (%масс.)

2. (%масс.)

3. (%масс.)

4. (%масс.)

Очевидно что:

III шаг

Найдем число моль для каждого компонента по формуле:

где N_i – число моль компонента, кмоль; m_i – масса компонента, кг; M_i – молярная масса компонента, кг/кмоль;

1. (кмоль)

2. (кмоль)

3. (кмоль)

4. (кмоль)

5. Найдем общее число моль смеси по формуле:

(кмоль)

IV шаг

Найдем мольный процент каждого компонента по формуле:

где x_i` – мольный процент компонента, %мол,; N_i – число моль компонента, кмоль; N – число моль смеси, кмоль;

1. (%мол.)

2. (%мол.)

3. (%мол.)

4. (%мол.)

Очевидно что:

(%мол.)

V шаг

Найдем объем каждого компонента по формуле:

где V_i – объем компонента, м³; m_i – масса компонента, кг; ρ_i – плотность компонента, кг/м³;

1. (м³)

2. (м³)

3. (м³)

4. (м³)

5. Найдем объем всей смеси по формуле:

VI шаг

Найдем объемный процент каждого компонента по формуле:

где x_Vi – объемный процент каждого компонента, %об.; V_i – объем каждого каомпонента, м³; V – объем всей смеси, м³;

1. (%об.)

2. (%об.)

3. (%об.)

4. (%об.)

Очевидно что:

(%об.)

Ответ представлен в таблице №2

Таблица №2

№ п/п	Компонент	Массовый процент. % масс.	Число моль. кмоль	Мольный процент. % мол.	Объем. м3	Объемный процент. % об.
1	Гудрон	28.3	17.997	27.2	10.632	28.3
2	Крекинг-остаток	24.7	15.114	22.8	9.186	24.4
3	Крекинг-остаток утяжеленный	25.9	15.086	22.8	9.436	25.1
4	Экстракт селективной очистки масел	21.2	18.027	27.2	8.351	22.2
	Сумма	100%	66.224	100%	37.605	100%

Задача №2

Газовая смесь состоит азота, углекислого газа, сероводорода, метана, этана, пропана, изо-бутана и н-бутана. Смесь находится при следующих условиях давление Р=10.5 атм., температура Т=125 °С. Найти: общую массу смеси, массовый и мольный состав смеси с точностью до 1-ой десятой процента. Зная объем компонентов при этих условиях. Ответ представить в виде таблицы.

Дано:

Таблица №3

Компонент	Объем. м3
Азот	50
Углекислый газ	350
Сероводород	430
Метан	5280
Этан	2940
Пропан	1200
Изо-бутан	630
Н-бутан	550

P=1 атм.=1063912.5 Па

T=125°C=398°К

Решение:

I шаг

Пересчитаем объем компонентов на нормальные условия (1 атм. и 0°С) по уравнению Клапейрона:

где n – число моль газа, кмоль; P – давление газа, Па; V – объем газа, м³; T – температура, °К; R – газовая постоянная, 0.0821 ;

Должно сохранятся соотношение между данными и нормальными условиями

Из данного соотношения выведем формулу по которой находим V_н :

где V_нi – нормальный объем компонента, м³; P – давление газа, Па; V_i – объем компонента, м³; T_н – нормальная температура, 273°К; T – температура, °К; P_н– нормальное давление, 101325 Па;

1. (м³)

2. (м³)

3. (м³)

4. (м³)

5. (м³)

6. (м³)

7. (м³)

8. м³)

II шаг

Определим число моль компонентов по формуле:

где n_i – число моль компонента, кмоль; V_i – объем газа, м³; V_m – молярный объем идеального газа, 22.4 литра/моль;

1. (кмоль)

2. (кмоль)

3. (кмоль)

4. (кмоль)

5. (кмоль)

6. (кмоль)

7. (кмоль)

8. (кмоль)

Очевидно что

III шаг

Найдем молярную массу каждого компонента и найдем массу каждого компонента по формуле:

где m_i – масса компонента, кг; M_i – молярная масса компонента, кг/моль; n_i – число моль компонента, кмоль;

1. (кг/моль) (кг)

2. (кг/моль) (кг)

3. (кг/моль) (кг)

4. (кг/моль) (кг)

5. (кг/моль) (кг)

6. (кг/моль) (кг)

7. (кг/моль) (кг)

8. (кг/моль) (кг)

IV шаг

Найдем общую массу всех компонентов:

V шаг

Найдем массовый процент каждого компонента по формуле:

где x_i – массовый процент компонента, %масс. ; m_i – масса компонента, кг; m – общая масса всех компонентов, кг;

1. (%масс.)

2. (%масс.)

3. (%масс.)

4. (%масс.)

5. (%масс.)

6. (%масс.)

7. (%масс.)

8. (%масс.)

Очевидно что

VI шаг

Найдем молярный процент каждого компонента по формуле:

где x_i` – мольный процент компонента, %мол.; N_i – число моль компонента, кмоль; N – число моль смеси, кмоль;

1. (%мол.)

2. (%мол.)

3. (%мол.)

4. (%мол.)

5. (%мол.)

6. (%мол.)

7. (%мол.)

8. (%мол.)

Очевидно что

Ответ представлен в таблице №4

Таблица №4

Компонент	Объем V. м3	Нормальный объем Vн. нм3	Число кмолей. кмоль	Молярная масса. кг\моль	Масса компонента. кг	Молярный процент. %мол.	Массовый %. %масс.
Азот	50	360.113	16.076	28	0.450	0.44	0.44
Углекислый газ	350	2520.791	112.535	44	4.952	4.74	3.06
Сероводород	430	3096.972	138.250	34	4.7	4.49	3.76
Метан	5280	38027.940	1697.676	16	27.163	25.96	46.19
Этан	2940	21174.648	945.297	30	28.359	27.11	25.72
Пропан	1200	8642.714	385.835	44	16.977	16.22	10.5
Изо-бутан	630	4537.425	202.564	58	11.748	11.23	5.51
Н-бутан	550	3961.162	176.838	58	10.257	9.8	4.81
сумма	11430	82321.765	3675.071	312	104.606	100%	100%