A. mértékegységek (alap és származtatott mértékegységet, átváltások) neve: jele: neve: jele: hosszúság * l méter m. tömeg * m kilogramm kg

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "A. mértékegységek (alap és származtatott mértékegységet, átváltások) neve: jele: neve: jele: hosszúság * l méter m. tömeg * m kilogramm kg"

Adél Szalainé
5 évvel ezelőtt
Látták:

1 Vegyipari és biomérnöki műveletek (BSc) tárgy számolási gyakorlat, segédlet Általános tudnivalók: Ez a segédlet tartalmazza az órai feladatokat és témakörönként néhány gyakorlófeladatot, valamit a feladatok számszerű végeredményét. A segédlet önmagában azonban nem elegendő a felkészülésre, nem tartalmaz a feladatok megoldásához minden információt. Megkíséreltünk azonban a segédletben összegyűjteni számos olyan tudnivalót, amelyet a tárgyat felvevő hallgatóknak készség szinten tudniuk kell ahhoz, hogy a megfelelő ismereteket elsajátíthassák. Ezekhez is, pl. koncentráció számítás, mértékegységek átváltása közreadunk néhány gyakorló feladatot. Első gyakorlat téma: A. mértékegységek (alap és származtatott mértékegységet, átváltások) Alapmennyiség Alap-mértékegység neve: jele: neve: jele: hosszúság * l méter m tömeg * m kilogramm kg idő * t másodperc, perc, óra s, min, h áramerősség I amper A hőmérséklet * T kelvin K anyagmennyiség n mól mol fényerősség I v candela cd A nemzetközi mértékegység-rendszerben az alap- és kiegészítő egységeknekszorzatai és hányadosai alkotják a származtatott egységeket. Származtatott mennyiség Származtatott mértékegység neve: jele: neve: jele: terület* A négyzetméter m 2

2 térfogat * V köbméter m 3 sűrűség * ρ kilogramm/köbméter kg/ m 3 frekvencia f hertz Hz=1/s sebesség v méter/másodperc m/s gyorsulás * a méter/másodperc 2 m/s 2 szögsebesség * ω radián/másodperc r/s szöggyorsulás ε radián/másodperc 2 r/s 2 erő * F newton N== nyomás * P pascal Pa= = munka * W joule J energia E joule J hőmennyiség Q joule J teljesítmény * P watt W=J/s dinamikai viszkozitás η pascal másodperc Pa*s kinematikai viszkozitás ν négyzetméter/másodperc m 2 /s térfogatáram köbméter/másodperc m 3 /s tömegáram kilogramm/másodperc kg/s hővezető képesség λ watt/méterkelvin W/m*K móláram mol/másodperc mol/s móltömeg M gram/mol g/mol, kg/kmol hőáram watt W=J/s koncentráció c mól/köbméter mol/ m 3, mol/l=m

3 Prefixumok Decimális szorzó (10 k ) Prefixum (Előtag) Prefixum (előtag) jele tera- T 10 9 giga- G 10 6 mega- M 10 3 kilo- k 10 2 hekto- h 10 1 deka- da 10-1 deci- d 10-2 centi- c 10-3 milli- m 10-6 mikro- µ 10-9 nano- n piko- p femto- f atto- a 1. Váltsa át a következő mértékegységeket: a. tömegáram: =15 t/nap =....kg/h=..kg/s b. térfogatáram: =4560 l/h=.dm 3 /h=.m 3 /s= cm 3 /s c. hőmérséklet: 36 C = K d. hőáram: =3820 W = J/s= kj/h=.mj/nap 2. A konyhasó (NaCl) móltömege 58 kg/kmol. Hány gramm konyhasót kell bemérni 0,1m 3 vízbe, ha 2 M koncentrációjú oldatot kell készíteni? Az oldódásnál fellépő térfogatváltozást elhanyagoljuk. Számítsa ki az oldat tömegszázalékos összetételét. A víz sűrűsége 1 g/cm Egy nyitott tartály fenekén lévő 10 mm átmérőjű nyíláson keresztül 750 liter folyadék folyik ki óránként (A tartály átmérője: 800 mm, a tartályban a folyadékszint állandóan 900 mm). a. Határozzuk meg a kifolyási tényezőt! b. Mennyi idő alatt ürül ki a tartály, ha a folyadék pótlását megszüntetjük? B. dimenziómentes számok, hidraulikai alapok 1. Egy 2 m hosszú, 20 mm átmérőjű csőben 1,6956 m 3 /h térfogatárammal víz áramlik. Számítsa ki a Re számot! A víz sűrűsége 1000 kg/m 3. Hányszorosára változik a Re szám, ha a csőátmérőt 20%-kal csökkentjük? Az áramlási ellenállást elhanyagolhatja. 2. Egy 2m átmérőjű hengeres tartályban 5 m3 hűtővizet tárolunk, amelyből a víz leeresztés térfogatárama legalább 3 m 3 /h kell, hogy legyen. Mikor kell az utántöltést megindítani, ha a kifolyás a tartály fenekén levő durván kiképzett (kifolyási tényező: 0,6) 2 cm átmérőjű nyíláson át történik?

4 3. Egy 12 m magas 2 m átmérőjű nyitott tartályt 4/5 részig megtöltenek 20 C-os vízzel. Mennyi víz folyik ki a tartályból az aljára szerelt csapon át, ha a tartály fedelét előzőleg lezárták? p= 98,066 kpa. 4. Milyen magas állandó szintet kell biztosítanunk egy etil-alkohol tartályban, ha a szükséges kifolyási áramlás 4 m 3 /h? A kifolyás a tartály aljára szerelt 22 m hosszú, 38 mm belső átmérőjű vízszintes irányú horganyzott vascsövön keresztül történik. Az alkohol adatai: ρ = 789 kg/m 3 η = 1,5 * 10-3 Pas 5. Percenként 150 liter vizet kell 5 km-es vezetéken elszállítani egy 10 m magas víztoronyba. Mekkora szállítóteljesítmény szükséges az optimális kialakításhoz? A szivattyú és a motor hatásfoka 0,5. A villamos energia ára 240 Ft/kWh. A csővezeték amortizációja 2600 Ft/év, karbantartása 2000 Ft/év 1 m hosszú és 1 m átmérőjű csőre. Üzemeltetési idő h/év. Vizsgálandó ármalási sebességek: 0,25 m/s 2 m/s. Második alkalom téma: Hőtani alapok. Hővezetés, hőátadás, hőátbocsátás. Csőköteges hőcserélő. 1. Egy 20 mm vastagságú vas kazánlemez belső oldalán 1 mm-es kazánkőréteg alakul ki. A hőmérséklet a vaslemez külső felületén 600 C, a kazánkő belső oldalán 240 C. A vas hővezetési tényezője 58 W/m*K, a kazánkőé 1,2 W/m*K. Mennyi hőmennyiség halad át óránként és m 2 -enként, ha a) nem tételezünk fel kazánkövet, és b) ha feltételezünk kazánkövet? 2. Határozza meg egy csöves hőcserélőben 1 m/s sebességgel áramló víz hőátadási együtthatóját. A víz a 35 mm belső átmérőjű csőben áramlik, s közben 15 C ról 80 C ra melegszik. A közepes hőmérsékleten a víz adatai: η = 5,7 * 10-4 Pa s λ = 0,65 W/m*K cp = 4,18 kj/kg*k 3. Egy csőköteges kondenzátorban bepárlóból érkező gőzöket 20 C-os hűtővízzel kondenzáltatunk. A víz a csövekben áramlik, az áramlás turbulens. A csőfal 2,5 mm vastag, hővezetési tényezője: 58 W/m*K A vízoldali hőátadási tényező: 2900 W/m2*K A gázoldali hőátadási tényező: W/m2*K Mekkora a hőátbocsátási tényező? 4. Egy csőköteges hűtőben 7500 kg/h, 3,35 kj/kg*k fajhőjű anyagot kell lehűteni 90 C ról 30 C ra. A hűtőközeg 15 C os víz, a hűtővíz és az anyag hőmérséklete közötti különbség minimálisan 5 C. Számítsa ki egyen- és ellenáram esetén a közepes hőmérsékletkülönbséget, a hűtőfelületet és a hűtővíz-szükségletet. k = 1396 W/m 2 *K. Harmadik alkalom Téma: Merckel diagram, bepárlás

5 kg/h forrponton levő 30 %-os NaOH oldatot 0,5 bar nyomáson 143 C os fűtőgőzzel 40 %-osra párolunk be. Mennyi a fűtőgőz-szükséglet (ha a hőveszteség 2,5 kw)? t/h 15 %-os NaOH oldatot 1 bar nyomáson 25 %-osra kell töményíteni. A fűtőgőz 133 C os telitett gőz. Számítsuk ki a fűtőgőz-szükségletet és a fűtőfelületet, ha a betáplálás a Róbert-bepárlóba a) 20 C on b) forrponton c) 2 bar-ra túlhevítve történik. Qv = 230 kw klátsz = 1,0 kw/m2*k Negyedik alkalom téma: desztillálás kmol/h 50 mól % -os benzol-toluol elegyet kell folyamatos rektifikálással szétválasztani úgy, hogy a maradék benzol tartalma 0,05 móltört, a desztillátumé pedig 0,95 móltört legyen. A refluxarány R = 3. A benzol móltömege 78 kg/kmol, a toluolé 92 kg/kmol. a) Mennyi a desztillátum és a maradék mennyisége kmol/h és kg/h? b) Mennyi az elválasztáshoz szükséges minimális tányérszám? c) Mennyi az elválasztáshoz szükséges minimális refluxarány? d) Hány elméleti tányérra van szükség, és melyikre kell táplálni, hogy az előirt elválasztást elérjük, ha a betáplálás forrponti folyadék? e) Mekkora a kolonna tetején felszálló pára hőmérséklete, és mekkora a visszaforralóból elvezetett maradék hőmérséklete? f) Mekkora átmérőjű oszlopra van szükség, ha az oszlop alján az F-faktor értéke 1,4 Pa 1/2

Hasonló dokumentumok

Desztilláció: gyakorló példák

Desztilláció: gyakorló példák 1. feladat Számítsa ki egy 40 mol% benzolt és 60 mol% toluolt tartalmazó folyadékelegy egyensúlyi gőzfázisának összetételét 60 C-on! Az adott elegyre érvényes Raoult törvénye.