BME Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék



Hasonló dokumentumok
Szakács Jenő Megyei Fizika Verseny, II. forduló, Megoldások. F f + K m 1 g + K F f = 0 és m 2 g K F f = 0. kg m

Volumetrikus elven működő gépek, hidraulikus hajtások (17. és 18. fejezet)

JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

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

Ellenáramú hőcserélő

7. osztály, minimum követelmények fizikából

A feladatok közül egyelıre csak a 16. feladatig kell tudni, illetve a ig. De nyugi, a dolgozat után azokat is megtanuljuk megoldani.

7. osztály minimum követelmények fizikából I. félév

Tevékenység: Tanulmányozza, mi okozza a ráncosodást mélyhúzásnál! Gyűjtse ki, tanulja meg, milyen esetekben szükséges ráncgátló alkalmazása!

Hőátviteli műveletek példatár. Szerkesztette: Erdélyi Péter és Rajkó Róbert

Hőátviteli műveletek példatár

A CSOPORT SZEGEDI TUDOMÁNYEGYETEM SZEGEDI ÉLELMISZERIPARI FŐISKOLAI KAR ÉLELMISZERIPARI MŰVELETEK ÉS KÖRNYEZETTECHNIKA TANSZÉK. Név:..

Mechanika A kinematika alapjai

ÉLELMISZER-IPARI ALAPISMERETEK

Szakács Jenő Megyei Fizika Verseny, I. forduló, 2003/2004. Megoldások 1/9., t L = 9,86 s. = 104,46 m.

A 32. Mikola Sándor Fizikaverseny feladatainak megoldása Döntı - Gimnázium 10. osztály Pécs pont

ω = r Egyenletesen gyorsuló körmozgásnál: ϕ = t, és most ω = ω, innen t= = 12,6 s. Másrészről β = = = 5,14 s 2. 4*5 pont

Hőátviteli műveletek példatár. Szerkesztette: Mihalkó József, Erdélyi Péter és Rajkó Róbert

MÉRÉSI JEGYZŐKÖNYV M8. számú mérés Különböző alakú pillangószelepek veszteségtényezőjének vizsgálata

ALKALMAZOTT MŰSZAKI HŐTAN

MEGOLDÁSOK ÉS PONTOZÁSI ÚTMUTATÓ

2006/2007. tanév. Szakács Jenő Megyei Fizika Verseny I. forduló november 10. MEGOLDÁSOK

Magdi meg tudja vásárolni a jegyet, mert t Kati - t Magdi = 3 perc > 2 perc. 1 6

Desztilláció: gyakorló példák

Szakács Jenő Megyei Fizikaverseny

TARTALOM A FIZIKA TANÍTÁSA. módszertani folyóirat

2007/2008. tanév. Szakács Jenő Megyei Fizika Verseny I. forduló november 9. MEGOLDÁSOK

6. Számitási gyakorlatok

1. feladat Összesen 28 pont

Ventilátorok üzeme (16.fejezet)

MUNKA, ENERGIA. Fizikai értelemben munkavégzésről akkor beszélünk, ha egy test erő hatására elmozdul.

sebességgel szál- A sífelvonó folyamatosan 4 m s

A megnyúlás utáni végső hosszúság: - az anyagi minőségtől ( - lineáris hőtágulási együttható) l = l0 (1 + T)

MUNKAANYAG. Szabó László. Áramlástani alaptörvények. A követelménymodul megnevezése:

2010/2011. tanév Szakács Jenő Megyei Fizika Verseny II. forduló január 31.

13. MECHANIKA-MOZGÁSTAN GYAKORLAT (kidolgozta: Németh Imre óraadó tanár, Bojtár Gergely egyetemi ts., Szüle Veronika, egy. ts.

Membránsebesség-visszacsatolásos mélysugárzó direkt digitális szabályozással

1. forduló (2010. február

Dinamika. F = 8 N m 1 = 2 kg m 2 = 3 kg

Anyagátviteli műveletek példatár

Középszintű érettségi feladatsor Fizika. Első rész

Dinamika példatár. Szíki Gusztáv Áron

B.: HŐTAN. Dr. Farkas Tivadar

Kiegészítő desztillációs példa. 1. feladatsor. 2. feladatsor

Egyenletes mozgás. Alapfeladatok: Nehezebb feladatok:

A 2006/2007. tanévi Országos középiskolai Tanulmányi Verseny második fordulójának feladatai és azok megoldásai f i z i k á b ó l III.

Fluidizált halmaz jellemzőinek mérése

Az egyenletes körmozgás

3. MINTAFELADATSOR KÖZÉPSZINT

Általános Kémia. Dr. Csonka Gábor 1. Gázok. Gázok. 2-1 Gáznyomás. Barométer. 6-2 Egyszerű gáztörvények. Manométer

1. A mozgásokról általában

ÉLELMISZERIPARI ALAPISMERETEK

GÉPÉSZETI ALAPISMERETEK

A 36. Mikola Sándor Fizikaverseny feladatainak megoldása Döntő - Gimnázium 10. osztály Pécs 2017

- III. 1- Az energiakarakterisztikájú gépek őse a kalapács, melynek elve a 3.1 ábrán látható. A kalapácsot egy m tömegű, v

A 2013/2014. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny első forduló FIZIKA II. KATEGÓRIA. Javítási-értékelési útmutató

Dinamika gyakorló feladatok. Készítette: Porkoláb Tamás

Gázok. 5-7 Kinetikus gázelmélet 5-8 Reális gázok (limitációk) Fókusz Légzsák (Air-Bag Systems) kémiája

FIZIKA I. Ez egy gázos előadás lesz! (Ideális gázok hőtana) Dr. Seres István

Kidolgozott minta feladatok kinematikából

Műszaki hő- és áramlástan (Házi feladat) (Főiskolai szintű levelező gépész szak 2000)

Laplace transzformáció

1. MINTAFELADATSOR KÖZÉPSZINT JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Részletes megoldások. Csajági Sándor és Dr. Fülöp Ferenc. Fizika 9. című tankönyvéhez. R.sz.: RE 16105

EGYENES VONALÚ MOZGÁS

1. feladat Összesen: 12 pont

Egyedi cölöp süllyedésszámítása

ELMÉLET REZGÉSEK, HULLÁMOK. Készítette: Porkoláb Tamás

Diagnosztikai módszerek II. PET,MRI Diagnosztikai módszerek II. Annihiláció. Pozitron emissziós tomográfia (PET)

2.9. Az egyszerű, tiszta anyagok fázisátalakulásai

fizikai-kémiai mérések kiértékelése (jegyzkönyv elkészítése) mérési eredmények pontossága hibaszámítás ( közvetlen elvi segítség)

Milyen erőtörvénnyel vehető figyelembe a folyadék belsejében a súrlódás?

Szakács Jenő Megyei Fizikaverseny

Enzimkinetika. Enzimkinetika. Michaelis-Menten kinetika. Biomérnöki műveletek és folyamatok Környezetmérnöki MSc. 2. előadás: Enzimkinetika

Folyadékok. Molekulák: Gázok Folyadékok Szilárd anyagok. másodrendű kölcsönhatás növekszik. cseppfolyósíthatók hűtéssel és/vagy nyomással

100% = 100 pont A VIZSGAFELADAT MEGOLDÁSÁRA JAVASOLT %-OS EREDMÉNY: EBBEN A VIZSGARÉSZBEN A VIZSGAFELADAT ARÁNYA 30%.

VEGYIPARI ALAPISMERETEK

NATRII HYALURONAS. Nátrium-hialuronát

= 450 kg. b) A hó 4500 N erővel nyomja a tetőt. c) A víz tömege m víz = m = 450 kg, V víz = 450 dm 3 = 0,45 m 3. = 0,009 m = 9 mm = 1 14

Kísérleti városi kisvízgyűjtő. Szabadka Baja

Gázok. 5-7 Kinetikus gázelmélet 5-8 Reális gázok (korlátok) Fókusz: a légzsák (Air-Bag Systems) kémiája

Ujfalussy Balázs Idegsejtek biofizikája

Tiszta anyagok fázisátmenetei

Tetszőleges mozgások

Budó Ágoston Fizikai Feladatmegoldó Verseny 2008 / 2009 MEGOLDÓKULCS

TARTALOM A FIZIKA TANÍTÁSA. módszertani folyóirat

Gőz-folyadék egyensúly

Használati-melegvíz készítő napkollektoros rendszer méretezése

OMEGA-3-SAVAKBAN GAZDAG ZSÍROS OLAJOK ZSÍRSAVÖSSZETÉTELE

Megint egy keverési feladat

3. Gyakorlat Áramlástani feladatok és megoldásuk

Egyenes vonalú, egyenletesen változó mozgás, szabadesés

2011/2012 tavaszi félév 2. óra. Tananyag:

1.40 VARIFORM (VF) Légcsatorna idomok. Légcsatorna rendszerek

Általános Géptan I. SI mértékegységek és jelölésük

I. forduló. FELA7. o.: feladat 8. o.: feladat o.: feladat. Fizikaiskola 2011

Gyengesavak disszociációs állandójának meghatározása potenciometriás titrálással

1. feladat Összesen 25 pont

Ipari matematika 2. gyakorlófeladatok

A szállítócsigák néhány elméleti kérdése

Átírás:

Vegyipari é bioérnöki űveletek (BSc) tárgy záolái gyakorlat, egédlet 00/0 I félév A BME KKF Tanzék unkaközöégének unkája alapján özeállította: Székely Edit Ellenőrizte: Általáno tudnivalók: Ez a egédlet tartalazza az órai feladatokat é téakörönként néány kidolgozott feladatot illetve gyakorlófeladatokat. A egédlet önagában azonban ne elegendő a felkézülére, ne tartalaz a feladatok egoldááoz inden inforációt. Megkíéreltünk azonban a egédletben özegyűjteni záo olyan tudnivalót, aelyet a tárgyat felvevő allgatóknak kézég zinten tudniuk kell aoz, ogy a egfelelő iereteket elajátítaák. Ezekez i, pl. koncentráció záítá, értékegyégek átváltáa közreadunk néány gyakorló feladatot. Nélkülözetetlen alapieretek Mértékegyégek (alap é záraztatott értékegyéget, átváltáok) Alapennyiég Alap-értékegyég neve: jele: neve: jele: ozúág * l éter töeg * kilogra idő * t áodperc, perc, óra, in, áraerőég I aper A őéréklet * T kelvin K anyagennyiég n ól ol fényerőég I v candela cd A nezetközi értékegyég-rendzerben az alap- é kiegézítő egyégeknekzorzatai é ányadoai alkotják a záraztatott egyégeket. Száraztatott ennyiég Száraztatott értékegyég neve: jele: neve: jele: terület* A négyzetéter térfogat * V köbéter űrűég * ρ kilogra/köbéter / frekvencia f ertz Hz/ ebeég v éter/áodperc / gyorulá * a éter/áodperc / zögebeég * ω radián/áodperc r/ zöggyorulá ε radián/áodperc r/ erő * F newton N nyoá * P pacal Pa unka * joule J energia E joule J őennyiég joule J

teljeítény * P watt J/ dinaikai vizkozitá η pacal áodperc Pa* kineatikai vizkozitá ν négyzetéter/áodperc / térfogatára köbéter/áodperc / töegára kilogra/áodperc / ővezető képeég λ watt/éterkelvin /*K ólára ol/áodperc ol/ óltöeg M gra/ol g/ol, /kol őára watt J/ koncentráció c ól/köbéter Prefixuok Deciáli zorzó (0 k ) Prefixu (Előtag) Prefixu (előtag) jele 0 tera- T 0 9 giga- G 0 6 ega- M 0 kilo- k 0 ekto- 0 deka- da 0 - deci- d 0 - centi- c 0 - illi- 0-6 ikro- µ 0-9 nano- n 0 - piko- p 0-5 feto- f 0-8 atto- a ol/, ol/lm. Válta át a következő értékegyégeket: a. töegára: 5 t/nap..../../ b. térfogatára: 560 l/.d /. / c / c. őéréklet: 6 K d. őára: 80 J/ /.MJ/nap. A konyaó (Nal) óltöege 58 /kol. Hány gra konyaót kell beérni 0, vízbe, a M koncentrációjú oldatot kell kézíteni? Az oldódánál fellépő térfogatváltozát elanyagoljuk. Száíta ki az oldat töegzázaléko özetételét. A víz űrűége g/c.

Dienzióente záok, idraulikai alapok Reynold zá D vρ Re Reynold-zá [ ] η Aol D a cőátérő [], v a lineári áralái ebeég [/], ρ a űrűég [/], η a dinaiku vizkozitá [Pa ]. Egy ozú, 0 átérőjű cőben,6956 / térfogatáraal víz áralik. Száíta ki a Re záot! A víz űrűége 000 /, vizkozitáa 0 - Pa. Hányzoroára változik a Re zá, a a cőátérőt 0%-kal cökkentjük? Az áralái ellenállát elanyagolatja. (0000;,5) Bernoulli egyenlet Bernoulli egyenlet nyoá forulája, iközben a -e pontból a -e pontba áralik a fluidu: v ρ + ρ g + p v ρ ebeégi tag + ρg + agaági tag p { nyoá tag Löz v ρ + f De úrlódái Fanning nyoáeé egyenletből Ki kell jelölni az. é a. pontot olyan elyeken, aol az áravonalak páruzaoak. Ki kell jelölni a 0 zintet. Teljeen indegy, ova vezük fel, de érdee úgy, ogy ne legyen egyik agaág e negatív.. Határozza eg azt a teljeítényzükégletet, ait,5 / ennyiégű etanol-oldat nyitott A tartályból a nyitott B tartályba való felnyoatáa jelent! Az etanol-oldat vizkozitáa, 0 - Pa, űrűége 970 /. A organyzott va cővezeték átérője 5. A zivattyú é az elektrootor együtte atáfoka 0,6. Az A tartályban a folyadékzint.

Megoldá: V,5 / η, 0 - Pa ρ 970 / D cő 5 organyzott va A L 0 db zelep (átenő zelep nyitva) db derékzögű könyök P? Megoldá enete L v öz f p P Bernoulli-egyenlet A Bernoulli-egyenlet bal oldalát ki kell egézíteni egy, a zivattyú által biztoított nyoákülönbéggel. v ρ v ρ Löz v ρ + ρg + p + pzivattyú + ρg + p + f D 0,5 p p p at Az A tartályban a zintváltozá ebeége elanyagolató a ki kereztetzetű cőben való áraláoz képet. v 0 / v ρ Löz v ρ ρg + pzivattyú + ρg + f D Öze cőoz L L + öz L e Egyenérték cőoz egatározáa a.ábra noogra egítégével. L e,zelep L e,könyök 0,7 L L + L L + L + L 0 + + 0,7 öz e e,zelep e, könyök Sebeég v a térfogatáraból záítató: V A v,5 V V v A D π 600 e, ( 0,05) π e, őúrlódái tényező

v Re. diagra Dcő. diagra ε f anyag D 0,05, 970 D v ρ Re η, 0 Pa,680 Dcő,5c. diagra ε,5 0 organyzott va D Re,680. diagra ε 0,0 f,5 0 D Nyoákülönbég L öz v ρ pzivattyú ( ) ρg + f + D e p p zivattyú zivattyú ( 0,5 ),50 5 Pa Teljeítényzükéglet 5 p,5 0 Pa,5 zivattyú V P atáfok 0,6 600 Szabad kifolyá tartályból Kifolyá ebeége, 970, 970 9,8 + 0,0 + 0,05 6 A -e pont valaennyivel a nyílá alatt van, aol az áravonalak ár páruzaoak, de ez elanyagolató agaágkülönbég. v ρ + ρg + p v ρ Löz v ρ + ρg + p + f De p p v 0 /, ert a tartály kereztetzete okkal nagyobb, int a kifolyó nyíláé f 0, L öz 0 v ρ ρg + ρ g 5

v ρ g ( ) ρ g ( ) g v Kifolyá ideje Fel kell írnunk a térfogatváltozá időfüggvényét. dv V dt A d α A A tartály tartály α A d α A A tartály cő g cő cő v dt g dt d dt aol az α kifolyái tényező kifejezi, ogy a turbulencia iatt a kifolyó nyílá kereztetzetének ányad réze aznoul. A könyvben η-val van jelölve. Ha cőbe folyik ki, akkor α. A fenti differenciálegyenletet egoldva: Atartály t ( 0 ) 0 > αa g cő Annak az ideje, íg a folyadékzint 0 -ról -re cökken. Megjegyzé: 0 az a zint, aeddig lecökkenet a folyadékzint. 5. Egy átérőjű tartályban, 0 %-o etanol-víz elegy van. (η,9 0 - Pa; ρ 97 / ). A tartályból egy 6 ozú, c átérőjű öntöttva vezetéken kereztül egy ütbe folyik az elegy. A vezetékben db zelep é db 90 -o könyök van beépítve. A tartály alja é az ütbe való betorkolá közötti zintkülönbég 6. a) Mennyi idő alatt folyik az ütbe elegy, a eltekintünk a cő é a zerelvények ellenálláától? Az ütben 0 5 Pa nyoáal záolatunk. b) Mennyi a zerelvények ekvivalen cőoza? c) Meddig cökkenet a zint, a az ütben a túlnyoá 5,88 0 Pa? d) Mennyi idő zükége a c) pontban feltüntetett körülények között a kifolyáoz (a eltekintünk a cőúrlódától)? Megoldá: 6

D tartály V, η,9 0 - Pa ρ 97 / L 6 D cő c öntöttva 6 p 0 5 Pa p 0 5 Pa db zelep (átenő zelep nyitva) db derékzögű könyök a) Mennyi idő alatt folyik az ütbe elegy, a eltekintünk a cő é a zerelvények ellenálláától? V t? A tartályban levő folyadék térfogatából záítató a tartályban levő folyadékzint ( ). Dtartály π V A tartály ' ' V ' D π tartály Kezdetben V 0, folyadék volt a tartályban, aiből V elfolyt, így végül V V 0 - V, - 0, aradt. V0, ' 0,78 Dtartály π ( ) π V 0, ' 0,5 Dtartály π ( ) π A zabad kifolyá tartályból képletbe a agaágokat aoz pontoz kell vizonyítani, aeddig a folyadékzint lecökkenet. Ez ebben az eetben az ütbe való betorkollánál van. Teát aoz, ogy egkapjuk a kifolyá kezdetén é végén levő agaágot, a tartály folyadékzintjéez ozzá kell adni a tartály alja é az ütbe való betorkollá agaágkülönbégét. ' +,78 + 6 7,78 0 0 ' + 0,5 + 6 6,5 A kifolyái tényező α, ert á adat ninc egadva. A kifolyáoz zükége idő: A t α A t ( ) ( D ) cő tartály ( 0,0) g ( ) π π 0 9,8 α ( D ) cő tartály π π g ( 7,78 6,5 ) 67, ( ) 0 7

b) Mennyi a zerelvények ekvivalen cőoza? Egyenérték cőoz egatározáa a 9. oldali noogra egítégével. L e,zelep L e,könyök 0,8 L L + L + 0,8 5,6 L e e,zelep e, könyök öz L + Le 6 + 5,6,6 c) Meddig cökkenet a zint, a az ütben a túlnyoá 5,88 0 Pa? p,túl 5,88 0 Pa? A túlnyoáról a légköri nyoáoz vizonyított nyoá. Baroéterrel indig túlnyoát érünk, azaz baroéterről indig túlnyoát olvaunk le. A Bernoulli egyenletet arra az állapotra írjuk fel, aikor a beállt az új tacioner állapot, é ár ninc áralá. Az. pont a tartály aktuáli folyadékfelzínén van. v ρ v ρ Löz v ρ + ρg + p + ρg + p + f D v v 0 /, ert ár ninc áralá 0 ' ρ g + p p A feladatban eg van adva a tartályban levő túlnyoá értéke. p p p 5,88 0 Pa,túl ' ρ g p p p,túl Azaz a túlnyoáal a folyadék idroztatikai nyoáa tart ellen. ' 97 9,8 5,880 Pa ' 6, Azaz az eredeti 7,78 folyadékzintez képet,8 -t cökkent a folyadékzint, é ebben az állapotban a tartályban 0, a folyadékzint. d) Mennyi idő zükége a c) pontban feltüntetett körülények között a kifolyáoz (a eltekintünk a cőúrlódától)? Az a. pontoz képet egváltozott, ogy eddig cökkenet a folyadékzint a zabad kifolyá iatt. A c. pontban kizáoltuk, ogy az ütben levő túlnyoá iatt a referencia folyadékzint az eredeti értékez képet 6, -rel feljebb van. * 6, 7,8 6,,8 0 0 * ' 6, 6, 6, A kifolyáoz zükége idő: ( D ) tartály π t ( Dcő ) π α g t,5 5,5 in 0 ( ) 0 e ( 0,0) ( ) π π 9,8 (,8 0 ) 6. Egy átérőjű engere tartályban 5 űtővizet tárolunk, aelyből a víz leerezté térfogatáraa legalább / kell, ogy legyen. Mikor kell az utántöltét egindítani, a a kifolyá a tartály fenekén levő durván kiképzett (kifolyái tényező: 0,6) c átérőjű nyíláon át történik? 8

7. Egy aga átérőjű nyitott tartályt /5 rézig egtöltenek 0 -o vízzel. Mennyi víz folyik ki a tartályból az aljára zerelt capon át, a a tartály fedelét előzőleg lezárták? p 98,066 kpa. Hőtani alapok. Hővezeté, őátadá, őátbocátá. őkötege őcerélő. 8. 00 / 0 -o vízáraot elegítünk. a) Hány foko víz keletkezik, a özekeverjük 00 / 80 -o vízáraal? b) Mennyi,8 bar nyoáú, % nedveéget tartalazó fűtőgőzzel kell özekevernünk egy keverőkondenzátorban, a 70 -o vizet akarunk előállítani? Megoldá 0 00 / a) Hány foko víz keletkezik, a özekeverjük 00 / 80 -o vízáraal? 80 00 / T ki? A vízgőztáblázatban az i az adott őérékleten forrponti folyadék entalpiáját utatja. Azaz ilyen entalpiájú folyadék eetén a felette levő levegő nyoáa egyenlő a folyadék gőztenziójával, ai 00 alatti őéréklet eetén kiebb, int a légköri nyoá. Ettől függetlenül ezt az entalpiát nyugodtan aználatjuk az adott őérékletű, légköri nyoáú folyadék entalpiájára, ivel a folyadékok özenyoatatlanága iatt ne okat változtat a folyadék entalpiáján, ogy felette ne gőztenziójú, ane légköri nyoáú levegő van. i 0 8,90 / i 80,9 / Hőérleg be ki 0 i' 0 + 80i' 80 0+ 80 i'? 00 8,90 + 00,9 00 + 00 i'? i '? 7, A őéréklet egatározató a vízgőztáblázatból, valaint fajő egítégével i. A két ódzerrel aonló eredényt kapunk! 7, i'? T 65, c p,8 K A fajő definíciójából következik, ogy a fenti őéréklet-érték egy eltéré. Felaználva, ogy a 0 -o víz entalpiája 0 /, a kienő ára őéréklete egegyezik a fenti eltéré értékével. 9

T ki 65, Vízgőztáblázat alapján i aonló eredényre jutnánk interpolációval. i 65 7,058 / i 66 76,5 / Az interpolálát ebben a feladatban ne kell elvégezni, de aonló feladatokban 0, -o pontoággal eg kell tudni ondani a őérékletet. i'? i' i' i' 66 65 65 i' i' T i' i' 66 T 65 66 65 65 7, 7,058 76,5 7,058 ( 66 65 ) + 65 + 65 65,0? 65 b) Mennyi,8 bar nyoáú, % nedveéget tartalazó fűtőgőzzel kell özekevernünk egy keverőkondenzátorban, a 70 -o vizet akarunk előállítani? p G,8 0 5 Pa x G 0,97 T 70 G? A nedve gőz gyakran a ővezteég okozta gőzkondenzáció iatt keletkezik. Aikor a gőzárara kérdezünk rá, akkor nedve gőz eetén az a gőzkondenzátuot i tartalazza. Vízgőz táblázat alapján T G 7 i G 90,986 / i G 70,6 / i 70 9,99 / Hőérleg 0 i' 0+ G ' 00 8,90 + G (( x G ) i' G + x G i'' G ) 0+ G i 70 ( 0,97) 90,986 + 0,97 70,6 00 + G 9,99,8 G 0908,9 G 8,9 9. 00 / 0 -o é 00 / 0 -o vízből 0 -o telített gőzzel 60 -o eleg vizet akarunk előállítani. Mennyi 0 -o telített vízgőzre van zükég? Megoldá Vízgőztáblázatból 0

i 0 8,90 / i 0 67,5 / i 60 5, / i 0 706,8 / Hőérleg 00 8,90 + 00 67,5 + 0 i' 0+ 0i' 0 + 0i'' 0 0 + 0 + 0 i' 60 0 706,8 00 + 00 + 0 5, 586,5 + 706,8 009,6 + 0 0 55, 805, 0 7,0 Hőtranzport típuai λ α k 0 5, zilárd anyag ővezetőképeége fluidu őátadái tényezője őátbocátái tényező K K K

Ezen kívül létezik ég a őugárzá i. Hőátbocátá Az egye rétegek teriku ellenálláai özeadódnak: k i R i Ha két kényzeráraoltatott fluidu között n db zilárd réteg van (ík fal): k n i + + α λ α i i

Hővezeté (kondukció) Hőtranzport zilárd anyagokban. λ zilárd anyag ővezetőképeége K Hővezeté ík falon kereztül: A T T j λ j j ( ) aol falvatagág [] Hővezeté engere falon kereztül π L ( T T ) d j+ ln λ d j j j aol L cő oza [] d átérő [] Hőellenállá j K R j őellenállá λ j 0. 0 -e va kazánleez belő oldalán -e kazánkőréteg alakul ki. A őéréklet a valeez külő felületén 600, a kazánkő belő oldalán 0. A va ővezetéi tényezője 58 /K, a kazánkőé, /K. a) Mennyi a őáraűrűég, a ne tételezünk fel kazánkövet? b) Mennyi a őáraűrűég, a feltételezünk kazánkövet? c) Mekkora a őéréklet a valeez é a kazánkő érintkezéi felületén? Megoldá l 0 k T 600 T 0 λ l 58 /K λ k, /K a) Mennyi a őáraűrűég, a ne tételezünk fel kazánkövet? A őáraűrűég az egyégnyi felületen átenő őára.

A l λ l 0,0 58 K 6 ( T T ) ( 600 0 ),0 0 b) Mennyi a őáraűrűég, a feltételezünk kazánkövet? A j λ j j 0,0 0,00 + 58, K K 5 ( T T ) ( 600 0 ),0560 Teát az -e kazánkőréteg kialakuláával az átent őennyiég a 0 %-ára eik viza. c) Mekkora a őéréklet a valeez é a kazánkő érintkezéi felületén? Ha a leezen kereztül záolunk. ( T T ) A l λ l l 5 0,0 T 600,0560 9,6 A λ l 58 K T Ha a kazánkövön kereztül záolunk. ( T T ) A k λ k k 5 0,00 T + 0 +,0560 9,7 A λ k, K T A kerekítéi ibától eltekintve ugyanazt az eredényt kapjuk. Norál eetben a kazánban a víz a 0 -o felülettel érintkezve éri el a egfelelő őérékletét. Ha vizont a kazánkő egreped, é a víz a ajdne 500 -o leezfelülettel érintkezik, akkor biztoan felforr, ai a kazánrobbaná oka.. Egy acélcő (0/0 átérő) belejében 600, kívül 50 a őéréklet. λ 7, /K. Mennyi a cőfalon átaladó őára ozúágú cövön záítva? Megoldá d k 0 d b 0

T 600 T 50 λ 7, /K L? πl π ( T T ) ( 600 50 ) 0,k dk 0 ln ln λ d b 7, 0 K. Egy gőzvezetéken, elynek külő átérője 00, két zigetelőréteget elyeznek el. Mindegyik réteg 5 vatag. Az elő réteg ővezetőképeége 0,070 /K, a áiké 0,087 /K. A cőfal kívül 00 -o, a falőéréklet 0 -o. a) Mennyi a ővezteég cőozra? (0,5 ) b) Mennyi a két zigetelőréteg közötti közbülő falőéréklet? (98, ) Hőugárzá (radiáció) T T ε 0 A 00 00 aol ε tet relatív eizió tényezője (feketéig foka) [ ] 0 abzolút fekete tet ugárzái együttatójának (σ) 0 8 -zoroa 5,67 K (Azért aználjuk a 0 -t a σ elyett, ogy a negyedik atványra eelénél kezeletőbb értékkel dolgozzunk.) A őátadá analógiájára zoká ugárzái őátadái együttatót i definiálni: αrad aol α rad A ( T T ) ugárzái őátadái együttató Hőugárzá ellett őátadá i elő zokott fordulni. Hőátadá (konvekció) α A aol α ( ) T T K őátadái együttató K Kényzeráralá cőben a b Nu Re Pr Vi aol c Nu D α Nuelt-zá [ ] λ 5

arányoági tényező [ ] D vρ Re Reynold-zá η [ ] c η Pr p λ Prandtl-zá [ ] ηbulk Vi η vizkozitái index [ ] fal A fenti özefüggé a. diagraon látató. Az anyagi állandókat az átlago őérékleten kell venni. Víz, vize oldatok eetén, valaint olyan anyagoknál, aol a vizkozitá változáa a őéréklet függvényében elanyagolató Vi. Pr 6 Pr > 6 Pr víz á folyadékok (akár több nagyágrenddel i) gáz. Egy cő a cőben őcerélőben, aelynek belő cöve 0/6 -e, külő cöve 8/5 -e, / glicerint elegítünk 00 -o telített vízgőzzel. A glicerin a belő cőben áralik, átlago őéréklete 75, űrűége, g/c, ővezetéi tényezője 0, /K, fajője 0 J/K. A gőzoldali őátadái tényező 6000 / K, a cőfal ővezetéi tényezője 58 /K. A 65 00 tartoányban a glicerin dinaikai vizkozitáa a következő képlettel közelítető: η glicerin Száíta ki az ozon átenő őáraot! 6 0 Pae 0,05 T K A záítáokoz aználatók a ík falra érvénye özefüggéek. Megoldá d belő 0 d külő 6 D belő 8 D külő 5 L T 00 α 6000 / K λ fal 58 /K Megoldá enete V / T 75 ρ 0 / λ 0, /K c p, 0 J/K? Hideg oldali őátadái tényező Glicerin ebeége 6

V A v V V v A dbelő π,8 ( 0 ) π 600 Glicerin dinaikai vizkozitáa a főtöeg őérékletén η,b 6 0 Pae 0,05 T K 6 0 Pae 0,05 8K K 5,550,b Reynold-zá 0,8 0 d v belő ρ Re η 5,55 0 Pa,b 7, A 09-0. oldali diagra alapján Re 7, a lainári tartoányban van. d 0 belő Y,86 Re,86 7, L Prandtl-zá Pr c η J 0 5,550 K 0, K Pa p,,b λ Nuelt-zá 0, 58, 5,67 η Y Nu Pr ηb A Nuelt-zá záítááoz zükégünk van a vizkozitá-indexre, ai tartalazza a glicerin vizkozitáát a falőérékleten. Mivel a belő cő belő falának őérékletét ne ierjük, eg kell azt becülnünk. Jó beclének tűnik a gőz őérékletével közelíteni. T, η 00, 6 0 Pae 0,05 T, 0,05 7K K K 0, 6 0 Pae,590 0, η,,590 Pa Nu Y Pr 5,67 58,,b 5,55 0 Pa η Pa Pa 50,8 Hideg oldali őátadái tényező α D Nu λ 7

Nu d λ 50,680, K 0 α belő 09,7 K Átent őára őfal vatagága dkülő dbelő 0,06 0,0 fal 0,00 Hőátbocátái tényező fal 0,00 + + + + α λfal α 6000 58 09,7 K K K 76 K k Átent őára d + d 0,0 + 0,06 76 π K k A belő külő ( T T ) k d πl( T T ) k πl ( T ) T ( 00 75 ) 97,7 Falőéréklet ellenőrzée Ugyanakkora a őára, de cak a cőfal belő felületéig záítjuk. * k 579 fal 0,00 + + K α λfal 6000 58 K K * k A T' ( T T' ),, T T T * * k A k d π L * dbelő + dkülő k π L 97,7 T', 00 97,9 0,0 + 0,06 579 π K Ez több fokkal i eltér az eredeti 00 beclétől. Mielőtt folytatnánk az iterálát, nézzük eg, ogy ekkora változát okoz ez az eltéré a vizkozitá-indexben, illetve annak (-0,)-ik atványában. 00 -o falőéréklet eetén. η η 0, 5,550,590 Pa Pa 0, 0,,b ( Vi) 0, 89, 97,9 -o falőéréklet eetén. η ', 6 0 Pae 0,05 T', 0,05 70,9K K K 6 0 Pae,770 Pa 8

η η' 0, 5,550,77 0 Pa Pa 0, 0,,b ( Vi' ) 0, 85, Az eltéré,5% körüli, teát az elő iterációban záított érték elfogadató. 97,7 Logaritiku őérékletkülönbég Hőérékletprofilok egyenára Logaritiku őérékletkülönbég Ta Tb Tátl Ta ln T b ellenára Hőérékletprofil, a az egyik ára alazállapota a őátadá orán változik Ilyenkor ninc értele egyen-, illetve ellenáraról bezélni. 9

. 70 -o, / etanolt kívánunk leűteni 0 -ra cő a cőben őcerélőben 800 / 0 o űtővízzel. A őcerélő belő cöve 6/0 -e, külő cöve 0/5 -e, a cő ővezetéi tényezője 58 /K. Az etanol belő cőben áralik, a űtővízzel ellenáraban. Az etanol é a űtővíz adatai a közepe őérékleten: etanol víz ρ [/ ] 90 99 η [Pa], 0,656 c p [/K],66,8 λ [/K] 0,87 0,67 a) Mekkora a űtővíz kienő őéréklete? b) Mennyi az átlago őérékletkülönbég? c) Milyen ozú őcerélőre van zükégünk? A záítáokoz aználatók a ík falra érvénye özefüggéek. Megoldá T,be 70 T,ki 0 V, / 800 / T,be 0 d belő 6 d külő 0 D belő 0 D külő 5 λ fal 58 /K 0

a) Mekkora a űtővíz kienő őéréklete? Meleg ára töegáraa V ρp,, 90 0 0,07 Átent őára J K ( T T ) 0,07 660 ( 70 0 ) 67 c p,,be, ki Hideg ára kienő őéréklete ( T ) c T p,,ki,be 67 600 T,ki + T, be + 0 6, J cp, 800 80 K

b) Mennyi az átlago őérékletkülönbég? Hőérékletkülönbégek a őcerélő két végén. T T T 70 6,,89 T a,be, ki b T,ki T, be 0 0 0 Logaritiku őérékletkülönbég Ta Tb,89 0 Tátl 6, Ta,89 ln ln T 0 b c) Milyen ozú őcerélőre van zükégünk? Meleg oldali őátadái tényező Etanol ebeége V A v, V V v A dbelő π,66 (,6 0 ) π 600 Reynold-zá,6 0,66 90 d v belő ρ Re η, 0 Pa,b 7 A 09-0. oldali diagra alapján Re 7 a turbulen tartoányban van. 0,8 0,8 Y 0,0Re 0,07 56,86 Prandtl-zá cp, η Pr λ J 660, 0 K 0,87 K Pa,

Nuelt-zá η Y Nu ηb 0, Pr 0, 0, ( Vi ) Pr 56,86,, 5 Nu Y Meleg oldali őátadái tényező α D Nu λ,5 0,87 Nu λ α K d,6 0 belő Hideg oldali őátadái tényező Hűtővíz ebeége 800 V ρ 99 600 5,00 5 K 5,00 V V v A Dbelő π dkülő π,8 ( 0,0) π ( 0,0) π Egyenérték cőátérő Dbelő π dkülő π A D e, Dbelő dkülő 0,0 0,0 0,0 K D π + d π belő külő Reynold-zá D v 0,0,8 99 e, ρ Re η 0,6560 Pa 909 A 09-0. oldali diagra alapján Re 909 a turbulen tartoányban van. 0,8 0,8 Y 0,0 Re 0,0909 6,96 Prandtl-zá Pr c η J 80 0,656 0 K 0,67 K Pa p, λ,7

Nuelt-zá 0, η, 0, Nu Y Pr 6,96,7 η,b 0, Hideg oldali őátadái tényező 0, 0,67 Nu λ α K D 0,0 e, Hőátbocátái tényező őfal vatagága dkülő d 0,06 0,0 belő fal 65 K 0,00 Hőátbocátái tényező fal 0,00 + + + + α λfal α 5 58 65 K K K 00 K k Hőcerélő oza Hőátadó felület k A T átl 67 A 0,68 k T átl 00 6, K Hőcerélő oza d belő + d külő A L d π L π A 0,68 L, dbelő + dkülő 0,06 + 0,0 π π

5. Egy cő a cőben őcerélő belő cövének belő átérője 0. A cőben 50 %-o vize glicerinoldat áralik,07 / ebeéggel, é 80 -ról 60 -ra űl le. Az átlagőérékleten az oldat adatai: η,8 0 - Pa, λ 0,85 /K, c p,9 /K, ρ 0 /. A belő cő falvatagága, ővezetéi tényezője λ 6,8 /K. A két cő között 0,8 / ebeéggel kezdetben 0 -o űtővíz áralik. Az átlagőérékleten a víz adatai: η 0 - Pa, λ 0,68 /K, c p,8 /K, ρ 000 /. a külő cő belő átérője 8,8. Milyen ozú őcerélőre van zükég a a űtővíz egyenáraban, illetve a ellenáraban áralik? A záítáokoz aználatók a ík falra érvénye özefüggéek. Megoldá T,be 80 T,ki 60 v,07 / η,8 0 - Pa λ 0,85 /K c p,,9 /K ρ 0 / T,be 0 v 0,8 / η 0 - Pa λ 0,68 /K c p,,8 /K ρ 000 / d belő 0 fal D belő 8,8 λ fal 6,8 /K Meleg oldali őátadái tényező Reynold-zá 0,07 0 d v ρ Re 0 Pa belő η,b,8 0 A 09-0. oldali diagra alapján Re 0 a turbulen tartoányban van. 0,8 ( 0 ) 6, 0,8 Y 0,0 Re 0,0 Prandtl-zá cp, η Pr λ J 90,8 0 K 0,85 K Pa, Nuelt-zá 5

η Y Nu ηb 0, Pr 0, 0, ( Vi ) Pr 6,, 76 Nu Y Meleg oldali őátadái tényező α D Nu λ 76 0,85 Nu λ α K d 0 belő Hideg oldali őátadái tényező Egyenérték cőátérő Dbelő π d A D e, K D π + d külő belő külő e 8,8 0 + D, 67, K π π D belő ( ),8 d Reynold-zá D v,8 0 0,8 000 e, ρ Re η 0 Pa ( d + ) külő D 80 A 09-0. oldali diagra alapján Re 80 a turbulen tartoányban van. 0,8 0,8 Y 0,0 Re 0,080,7 Prandtl-zá Pr c η J 80 0 Pa K 0,68 K p, λ Nuelt-zá 0, 6,66 η, 0, Nu Y Pr,7 6,66 η,b Hideg oldali őátadái tényező 78,90,68 Nu λ α K D,80 e, Hőátbocátái tényező Hőátbocátái tényező 0,5 K 78,9 belő belő fal 6

fal + α λ + α 0,00 + + 67, 6,8 0,5 K K K 075, K k fal Hűtővíz kienő őéréklete Meleg ára térfogatáraa v A V d v π,07 belő Meleg ára töegáraa Vρp, 7,560 0 ( 0,0) Átent őára π 7,560 0,87 J K ( T T ) 0,87 90 ( 80 60 ) 5,7 0 c p,,be,ki Hideg ára térfogatáraa v V V A 0,8 v D π d belő π v külő D π belő (,880 ) π ( 0 + 0 ) Hideg ára töegáraa Vρp, 7,7 0 000 Hideg ára kienő őéréklete ( T ) c T p,,ki,be 0,77 5,70 T,ki + T,be + 0 7,8 J cp, 0,77 80 K Egyenára Logaritiku őérékletkülönbég ( d + ) belő fal π 7,7 0 π 7

Hőérékletkülönbégek a őcerélő két végén. T T T 80 0 60 a,be, be Tb T,ki T, ki 60 7,8,6 Logaritiku őérékletkülönbég Ta Tb 60,6 Tátl 7,99 Ta 60 ln ln T,6 Hőátadó felület k A T átl b 5,70 A, k T átl 075, 7,99 K Hőcerélő oza dbelő + dkülő A L d π L π L belő fal A, L d + π 0,0 + 0,00 π ( ) ( ) belő fal Ellenára Logaritiku őérékletkülönbég ( d + ) π 8

Hőérékletkülönbégek a őcerélő két végén. T T T 80 7,8,6 T a,be, ki b T,ki T, be 60 0 0 Logaritiku őérékletkülönbég Ta Tb,6 0 Tátl,07 Ta,6 ln ln T 0 Hőátadó felület b 5,70 A, k T átl 075,,07 K Hőcerélő oza A L d + π, ( ) ( 0,0 + 0,00) belő fal,9 π 6. őkötege kondenzátorban 0, víz/ gőz elegy gőzinőégű 80 -o nedve gőzt kell kondenzálni. 6 t/ ennyiégben. A kondenzátor 7 db 0/0 -e cőből áll. Milyen ozúak legyenek a cövek, a a űtővíz a kondenzátorban 0 -ról 0 -ra elegzik, é a őátadái együttató a gőzoldalon 585 / K? A cőfal teriku ellenálláa elanyagolató. A víz a cövekben áralik. (, ) 7. Egy cőkötege kondenzátorban bepárlóból érkező gőzöket 0 -o űtővízzel kondenzáltatunk. A víz a cövekben áralik, az áralá turbulen. A cőfal,5 vatag, ővezetéi tényezője: 58 /*K A vízoldali őátadái tényező: 900 /*K A gázoldali őátadái tényező: 60 /*K Mekkora a őátbocátái tényező? (0 / K) Bepárlá elélete Robert-bepárló BEPÁRLÁS 9

Mérelegegyenletek Anyagérleg S S0 + V Koponenérleg S b S Hőérleg S 0 0 b 0 i0 + G i'' G S i + V i'' V + G i' G + v Merkel-diagra beutatáa Átent őára Nagy tetű bepárlók eetén (a ővezteég a páratérben van) G ( i'' i' ) G r G G S i S0 i0 + V i'' V + v Ki tetű bepárlók eetén (a ővezteég a gőztérben van) Hőátbocátá G ( i'' G i' G ) v G r v S i S0 i0 + V i' ' V klátz A T látz kkorr A T korr Tlátz TG TV Tkorr TG TS 8. Egy 5 fűtőfelületű, légköri nyoáon üzeelő bepárlóban ennyi a) 7%-o b) %-o 0 -o NaOH-oldatot leet óránként 55%-ora betöényíteni, a a bepárlót 65 -o telített gőzzel fűtjük, é a ővezteég %, valaint k korr, k/ K? Mennyi a gőzzükéglet, a a gőz párolgáője 065,7 /? 0

Megoldá A 5 p bar T 0 0 b 0,55 T G 65 v 0,0 k korr, k/ K r 065,7 / S 0? G? a) b 0 0,7 Hőérleg S i S0 i0 + V i'' V + v Több ieretlen i van (S 0, S, V, ). Az átent őára záítató a őátbocátái együttató egítégével, a többi ieretlen között pedig ierjük az özefüggéeket. Átent őára Töény oldat őéréklete b 0,55 Merkel diagra T p bar Korrigált őérékletkülönbég T 55 korr TG T 65 55 0 Átent őára k k korr A Tkorr, 5 0 60k K Entalpiák b0 0,7 Merkel diagra i0 70 T0 0 b 0,55 Merkel diagra i 80 p bar vízgőz táblázat p bar} i'' V 675,78 Áraok közötti özefüggéek kifejezve az ieretlen egítégével b0 S0 b0 S b S S0 b

S V b 0 b 0 V S0 S S0 S0 S0 b b S0 + Hőérleg S i S0 i0 + V i'' V + v b 0 + 0 S 0 i S0 i0 S0 i'' V + 0,0 b b 0,96 S S b 0 b + 0 S 0 i i0 i' ' b b Gőzzükéglet 0,96 0 b b 0 0 i i0 + i'' V b b 0,550 6,7 G r 60k G 0,09 0,6 r 065,7 b) b 0 0, Entalpia b0 0, Merkel diagra i T0 0 Hőérleg S S 0,96 0 b b 0 0 i i0 + i'' V b b 0 5,5 0 99, 0 b V 0,9660k 0,7 0,7 80 70 + 675,78 0,55 0,55 70 0,9660k 0, 0, 80 70 + 675,78 0,55 0,55 9. 0 t/ 5%-o NaOH-oldatot bar nyoáon 5%-ora kell töényíteni. Száíta ki a fűtőgőzzükégletet é a fűtőfelületet, a a betáplálá a Robert-bepárlóba a) 0 -on, b) forrponton, c) bar-ra túlevítve történik! A fűtőgőz -o gőz, aely 5% nedveéget tartalaz. A ővezteég 0 k. k látz k/ K

Megoldá S 0 0 t/ b 0 0,5 p bar b 0,5 T G x 0,95 v 0 k k látz k/ K G? A? a) T 0 0 Kienő áraok S b S 0 0 b b0 S S0 b t 0,5 0 0,5 S0 S + V t t V S S 0 Átent őára 0 t t 8 S i S0 i0 + V i'' V + v Entalpiák b0 0,5 Merkel diagra i0 00 T0 0 b 0,5 Merkel diagra i 0 p bar vízgőz táblázat p bar} i'' V 675,78 Átent őára S i S0 i0 + V i'' V + v 000 0 7,580 0000 00 + 8000 675,78 + 0k 600 Gőz párolgáője vízgőz táblázat TG r 65,

Gőzára G r 7,580 G r 65, 9,6 Ez a tizta gőzzükéglet. Figyelebe kell venni a gőz nedveégtartalát i. 9,6 G t G ' 5,7,5 x 0,95 Hőátadó felület Pára őéréklete vízgőz táblázat p bar} T 00 Látzólago őérékletkülönbég Tlátz TG TV 00 Hőátadó felület k A látz T látz 7,580 A 7 k k látz Tlátz 600 K b) Forrponti betáplálá Entalpia b0 0,5 Merkel diagra i p bar Átent őára S i S0 i0 + V i'' V + v V 0 0 000 0 0000 0 + 8000 675,78 + 0k 600 7,90 Gőzára G r

7,9 0 G r 65, 8959 Ez a tizta gőzzükéglet. Figyelebe kell venni a gőz nedveégtartalát i. 8959 G t G ' 90,6 9, x 0,95 Hőátadó felület klátz A T látz 7,90 A 6,5 k k látz Tlátz 600 K c) p 0 bar Entalpia b0 0,5 Merkel diagra i p bar Átent őára Gőzára S i S0 i0 + V i'' V + v 0 00 000 0 0000 00 + 8000 675,78 + 0k 600 7,78 0 G r 7,780 G 80 r 65, Ez a tizta gőzzükéglet. Figyelebe kell venni a gőz nedveégtartalát i. 80 G t G ' 865 8,65 x 0,95 Hőátadó felület klátz A T látz 5

A k látz Tlátz 7,78 0 k 600 K 9,8 Rektifikálá Anyagérleg: F D + Koponenérleg (az illékonyabb koponenre vonatkoztatva): F x F D x D + x A q-vonal H F F q, aol H F az x F özetételű telített gőz fajlago entalpiája, F a betáp fajlago enatalpiája, r r pedig az x F özetételű elegy párolgáője. q y x q q x F 0. 50 kol/ 0 ol%-o o benzol toluol elegyet folyaatoan űködő rektifikáló ozlopon, légköri nyoáon 9 ol%-o deztillátura é 8 ol%-o o aradékra válaztunk zét. A betáplálá : arányú folyadék gőz elegy, elyzete optiáli. a. Mennyi a deztillátu é a aradék óláraa? b. Mennyi a iniáli tányérzá? c. Mennyi a iniáli refluxarány? 6

d. Hány eléleti tányérral egyenértékű ozlopra van zükég, é ová kell betáplálni a feldolgozandó anyagot, a az alkalazott üzei refluxarány áfélzeree a iniáli refluxaránynak? e. Hány tányért kell az üttel egybeépített tányéro ozlopba elyezni a d) pontban leírt elválaztá elérééez, a az átlago ozlopatáfok 0,7? f. Milyen aga ozlopra van zükég, a a tányértávolág 0 c? Megoldá a) Mennyi a deztillátu é a aradék óláraa? A deztillátu é a aradék óláraát az anyag- é koponenérleg egítégével záoljuk. Anyagérleg: F + D Koponenérleg: Fx x + Dx F w D Az anyagérlegből kifejezzük D-t, é beelyetteítjük a koponenérlegbe: Fx x + Dx x + F x F w D w ( ) D A aradék óláraa: kol 50 F( xf xd ) x x 0,08 0,9 D ( 0, 0,9) kol 0,95 A deztillátu óláraa: kol kol kol D F 50 0,95 9,05 b) Mennyi a iniáli tányérzá? A iniáli tányérzáot Mcabe-Tiele féle zerkeztéel atározatjuk eg. A lépcőzét fentről kezdjük, é úgy végezzük, ogy a aradék koncentrációja (x ) az utoló lépcőfok alatt legyen. 7

,00 0,95 0,90 0,85 ybenzol [-] 0,80 0,75 0,70 0,65 0,60 0,55 0,50 0,5 0,0 0,5 0,0 0,5 0,0 0,5 0,0 0,05 0,00 0,00 0,05 0,0 0,5 0,0 0,5 0,0 0,5 0,0 0,5 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95,00 A lépcők záa egyenlő az adott elválaztáoz zükége iniáli eléleti tányérzáal. in, el 6 c) Mennyi a iniáli refluxarány? A iniáli refluxarányt zerkeztéel atározzuk eg (0..6. ábra). Eez előzör a q-vonalat kell berajzolnunk az egyenúlyi diagraon. Mivel a betáp 50%-a gőz, q 0,5. A q-vonal eredekége: q 0,5 tgα q 0,5 A q-vonal az [x x F, y x F ] pontból indul (x F 0,). Ezek után berajzoljuk az ábrára a iniáli reflux eetén érvénye felő unkavonalat úgy, ogy a q-vonal é az egyenúlyi görbe etzépontját özekötjük az [x x D, y x D ] ponttal. A felő unkavonal az y-tengelyt az záolató. x,benzol x benzol [-] x D,benzol x D elyen etzi. A tengelyetzet leolvaáa után R in + Rin 8

,00 0,95 0,90 0,85 0,80 ybenzol [-] A leolvaott tengelyetzet: 0, xd 0, R + R 0,75 0,70 0,65 0,60 0,55 0,50 0,5 0,0 x D /(R in +) 0,5 0,0 0,5 0,0 0,5 0,0 0,05 0,00 in in D x 0, 0,9 0,,97 0, 0, d) Hány eléleti tányérral egyenértékű ozlopra van zükég, é ová kell betáplálni a feldolgozandó anyagot, a az alkalazott üzei refluxarány áfélzeree a iniáli refluxaránynak? Az alkalazott refluxarány: R,5 R,5,97 in 0,00 0,05 0,0 0,5 0,0 0,5 0,0 0,5 0,0 0,5 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95,00 A zükége tányérzáot Mcabe-Tiele féle zerkeztéel atározatjuk eg. A zerkezté enete a következő: g. Berajzoljuk a felő ozlopréz unkavonalát az egyenúlyi diagrara. Ezt például úgy teetjük eg, ogy özekötjük az [x x D, y x D ] pontot a felő unkavonal tengelyetzetével, az [x 0, y x D /(R+)] ponttal. x D 0,9 0, R + + x F,benzol x D,benzol x benzol [-] 9

. Berajzoljuk a q-vonalat a feladat c) rézében beutatott ódon. i. Berajzoljuk az aló unkavonalat: özekötjük az [x x, y x ] pontot a q-vonal é a felő unkavonal etzépontjával j. Lépcőket rajzolunk az egyenúlyi görbe é a unkavonal közé. A lépcőzét fentről kezdjük, é úgy végezzük, ogy az aló unkavonal telje egéze a lépcők alatt legyen (Teát az aló unkavonal ne lógat túl az legaló lépcőfokon.) ybenzol [-],00 0,95 0,90 0,85 0,80 0,75 0,70 0,65 0,60 0,55 0,50 0,5 0,0 0,5 0,0 0,5 0,0 0,5 0,0 0,05 0,00 0,00 0,05 0,0 0,5 0,0 0,5 0,0 0,5 0,0 0,5 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95,00 x,benzol 6 5 x F,benzol x benzol [-] x D,benzol A lépcők záa egyenlő az adott elválaztáoz zükége eléleti tányérok záával, eetünkben ez el 9. Teát 9 eléleti tányérral egyenértékű ozlopra van zükég, é az 5. é 6. tányér közé, azaz a 6. tányérra kell betáplálni a feldolgozandó anyagot. e) Hány tányért kell az üttel egybeépített tányéro ozlopba elyezni a d) pontban leírt elválaztá elérééez, a az átlago ozlopatáfok 0,7? 0

Mivel az ütben történő forralá egfelel egy eléleti tányéron történő elválaztának, 9-8 eléleti tányérnak egfelelő elválaztát kell biztoítania az ozlopnak. Teát a zükége tányérzá a tányératáfok figyelebevételével: el 8 val, η 0,7 f) Milyen aga ozlopra van zükég, a a tányértávolág 0 c? Az ozlopagaág: tányértávolág 0,,6 H val. 50 kol/ 0 ol%-o benzol toluol elegyet folyaatoan űködő rektifikáló ozlopon, légköri nyoáon 9 ol%-o deztillátura é 8 ol%-o aradékra válaztunk zét. Az alkalazott üzei refluxarány. A kolonnában 5 tányér van. A betáplálá : arányú folyadék gőz elegy, elyzete optiáli. A záítáokoz aználató a tökélete gáztörvény! a) Mennyi a deztillátu é a aradék töegáraa? b) Mekkora a tereléi tényező értéke az ozlop tetején é az alján, a az ozlop átérője,, é a tányérok nyoáeée torr? c) Mennyi az óránkénti fűtőgőz (,7 bar-o), ill. űtővíz zükéglet (c p,víz,8 /K), a a űtővíz 5 -ot elegedet Megoldá : arányú folyadék gőz elegy, ill. forrponti folyadék betáplálá eetén? Az elegy párolgáője 06 /kol. a) Mennyi a deztillátu é a aradék töegáraa? Anyagérleg: F + D Koponenérleg: Fx x + Dx F A aradék anyagáraa: F x w D kol 0,08 0,9 50 ( ) ( 0, 0,9) x x F x D D kol 0,95 A aradék átlago olári töege M x M benzol + ( x ) M toluol M 0,08 78 + ( 0,08) 9 90,88 kol kol kol A aradék töegáraa: kol M 0,95 90,88 8 kol A deztillátu óláraa: kol kol kol D F 50 0,95 9,05 A deztillátu átlago olári töege: M D xdm benzol + ( xd ) M toluol

M D 0,9 78 + ( 0,9) 9 79, kol kol A deztillátu töegáraa: kol D DM D 9,05 79, 507 kol b) Mekkora a tereléi tényező értéke az ozlop tetején é az alján, a az ozlop átérője,, é a tányérok nyoáeée torr? A tereléi tényező egatározáa a felő ozloprézben kol Gőz ólára: kol kol ol V ( R + ) D ( + ) 9,05 76,,6 A fejőéréklet a forrpontdiagraról leolvava (x D özetételnél): T 8 fej A gőz térfogatáraa a tökélete gáztörvénnyel záítató: ol J,6 8, ( 8 + 7) K n felő RT VRT olk V felő 0,66 P P 05 Pa A gőz áralái ebeége az ozlopkereztetzet egítégével záítató: 0,66 V felő V felő v felő 0,69 Aozlop Dozlopπ (, ) π A gáztörvény alapján a gőzűrűég: 05Pa 0,079 PM ρ, D ol G felő,76 RT J 8, ( 8 + 7) K olk A tereléi tényező a felő ozloprézben: Ffelő v felő ρ G felő 0,69,76, A tereléi tényező egatározáa az aló ozloprézben,07 A gőz óláraa az aló ozloprézben: kol kol kol ol V ' V + ( q ) F 76,9 + (0,5 ) 50 5,9, Az ütőérékletet a forrpont diagraról olvaatjuk le, a elanyagoljuk a forrpont nyoáfüggéét (x özetételnél): T 07 üt Nyoáeé egy tányéron: 05 Pa P torr torr 00Pa 760 torr Pa A nyoá az ozlop alján: P P + P 05 Pa + 00Pa 5 üt 0 val A gőz térfogatáraa az aló ozloprézben: 075 Pa

naló aló V RT P V ' RT P ol, J 8, olk 075 Pa ( 07 + 7) K 0,9 A gőz áralái ebeég: v V aló aló Aozlop V aló D ozlopπ 0,9 0, (, ) π A gáztörvény alapján a gőzűrűég: 075Pa 0,09088 PütM ρ ol G, aló,087 J RT 8, ( 07 + 7) K olk A tereléi tényező az aló ozloprézben: Faló v aló ρ G aló 0,,087, 0,77 c) Mennyi az óránkénti fűtőgőz (,7 bar-o), ill. űtővíz zükéglet (c p,víz,8 /K), a a űtővíz 5 -ot elegedet : arányú folyadék gőz elegy, ill. forrponti folyadék betáplálá eetén? A kondenzátorban elvont ő ne függ a betáp őállapotától (V független q-tól), cak a deztillátu ennyiégétől é a refluxaránytól függ. A kondenzátorban elvont ő: ol kond Vλ,6 0,6 6,9k ol Ebből a űtővíz töegáraa: kond víz c p, víz kond víz c p, víz Tvíz T víz Pa 6,9k t 0, 6,86,8 5K K Az ütben V ennyiégű gőzt kell előállítani forrponti folyadékból forraláal. : arányú folyadék-gőz elegy betápláláa eetén q 0,5. Az aló ozloprézben a gőzára egegyezik a b) feladatban kizáított értékkel. kol ol V ' 5,, Az átadott őára: ol reb V ' λ, 0 6,6 k ol A,7 bar-o fűtőgőz párolgáője a vízgőztáblázatból r G 7,05 /. A fűtőgőzigény: reb G reb G rg r G 6,6 k 7,05 0,96 706,

Forrponti folyadék betápláláa eetén (q ): kol ol V ' V + ( q ) F V 76,9,6 Az átadott őára: ol reb V ' λ,6 0 6,8 k ol A fűtőgőzigény: reb G r G 6,8 k 0,9 05 7,05. 0 kol/ 5 ol%-o benzol toluol elegyet folyaatoan űködő rektifikáló ozlopon, légköri nyoáon 95 ol% benzoltartalú deztillátura é 97 ol% toluoltartalú aradékra válaztunk zét. Az alkalazott üzei refluxarány. A betáplálá 0 -o folyadék, elyzete optiáli. Az elegy párolgáője 06 /kol, fajője,8 /K. A záítáokoz aználató a tökélete gáztörvény. a) Mennyi a deztillátu é a aradék töegáraa? b) Hány tányért kell az üttel egybeépített tányéro ozlopba elyezni a kívánt elválaztá elérééez, a az átlago ozlopatáfok 0,75? c) Milyen átérőjű tányéro ozlopra van zükég, a a tereléi tényező egengedett értéke az ozlop alján, Pa /, é a valódi tányérok nyoáeée torr? Megoldá a) Anyagérleg: F + D Koponenérleg: Fx x + Dx F w A aradék óláraa: Fx F x w + ( F ) x D kol 0 F( xf xd ) x x 0,0 0,95 w D D ( 0,5 0,95) kol 5,5 A aradék átlago olári töege M x M benzol + ( x ) M toluol M 0,0 78 + ( 0,0) 9 9,58 kol kol kol A aradék töegáraa: kol M 5,5 9,58 97,7 kol A deztillátu óláraa: kol kol kol D F 0 5,5,565 A deztillátu átlago olári töege:

M D M D ( xd ) toluol xd M benzol + M 0,95 78 + ( 0,95) 9 78,7 kol kol A deztillátu töegáraa: kol D DM D,565 78,7 59, kol kol b) Hány tányért kell az üttel egybeépített tányéro ozlopba elyezni a kívánt elválaztá elérééez, a az átlago ozlopatáfok 0,75? A zükége tányérzáot Mcabe-Tiele féle zerkeztéel atározatjuk eg. A zerkezté enetének rézlete leíráa az 5. feladatban találató. Ha a betáp forrpont alatti folyadék, q értéke az alábbi képlettel záolató: ( T fp, betáp Tbetáp ) M betápc p q + λ A betáp forrpontja az elegy forrpont diagrajáról olvaató le a betáp elegy özetétele alapján. T 9, 5 fp, betáp A betáp átlago olári töege: M betáp xbetáp M benzol + xbetáp M M betáp q értéke: q + ( ) toluol 0,5 78 + ( 0,5) 9 85,7 kol kol kol ( ) ( 9,5 0) T T M c fp, betáp betáp λ betáp A q-vonal eredekége: q,8 tg α,6 q,8 A felő unkavonal tengelyetzete: x D 0,95 0,7 R + + p + K 85,7,8 kol K 06 kol,8 Ezen adatok alapján egrajzolató az aló é felő unkavonal, valaint elvégezető a Mcabe- Tiele féle lelépcőzé. 5

,00 0,95 0,90 0,85 ybenzol [-] 0,80 0,75 0,70 0,65 0,60 0,55 0,50 0,5 0,0 0,5 0,0 0,5 0,0 0,5 0,0 0,05 0,00 0,00 0,05 0,0 0,5 0,0 0,5 0,0 0,5 0,0 0,5 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95,00 x,benzol A zükége eléleti tányérok záa egegyezik a lépcők záával, azaz el. A valódi tányérok záa a tányératáfok egítégével záítató, figyelebe véve, ogy az eléleti tányérok közül egy az üt. el val,67 5 η 0,75 Az ozlopban 5 tányért kell elelyezni a kívánt elválaztá elérééez. c) Milyen átérőjű tányéro ozlopra van zükég, a a tereléi tényező egengedett értéke az ozlop alján, Pa/, é a valódi tányérok nyoáeée torr? Az ütőérékletet a forrpont diagraról leet leolvani (x özetételnél), a elanyagoljuk a forrápont nyoáfüggéét: T üt 09 Nyoáeé egy tányéron: 05 Pa p torr 5, Pa 760 torr x F,benzol x benzol [-] x D,benzol 6

A nyoá az ozlop alján: P P + P 05 Pa + 5, Pa 5 üt 0 val 09 Pa Gőz ólára: kol kol ol V ( R + ) D ( + ),565,7,8 kol kol kol ol V ' V + ( q ) F,7 + (,8 ) 0 7,5,87 A gőz térfogatáraa az aló ozloprézben: ol J,87 8, ( 09 + 7) K naló RTüt V ' RTüt olk V aló 0, P P 09 Pa A gáztörvény alapján a gőzűrűég: 09Pa 0,096 PütM ρ ol G, aló, J RTüt 8, ( 09 + 7) K olk A tereléi tényezőből záítató a gőz lineári ebeége: ρ F aló v aló G, aló v aló F ρ aló G, aló, Pa, 0,8 A gőz térfogatáraából é ebeégéből záítató az ozlop átérője: V aló Dozlop, alóπ Aozlop, aló való D ozlop, aló V aló valóπ 0, 0,8 π 0,69 7