Räkneövningar / Classroom exercises (Ri) kurs-assistent / course assistent MSc ChemEng Evelina Koivisto

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Räkneövningar / Classroom exercises (Ri) kurs-assistent / course assistent MSc ChemEng Evelina Koivisto"

Roland Bergqvist
för 7 år sedan
Visningar:

The five underlined questions shall be discussed, for the four other questions the

1 Gammal tentfråga / old exam question 411 Värme- och strömningsteknik / Thermal and

technology Räkneövningar / Classroom exercises 2015-1 12.3.2015 13.15 15.

1 The five underlined questions shall be discussed, for the four other questions the answer is enclosed. 1.1 Gammal tentfråga / old exam question 411 Värme- och strömningsteknik / Thermal and Flow Engineering Massöverföring & separationsteknik Mass transfer & separation technology Räkneövningar / Classroom exercises (Ri) kurs-assistent / course assistent MSc ChemEng Evelina Koivisto Svar/answer: a) 61,4 o C, ya=0,856; b) 38,0 o C, ya=0, Kompendium G. Öhman (1996/2001)

2 At 27 C and 101 kpa the equilibrium for acetone (A) in water and air can be expressed as ya = 2,53 xa, with acetone mole fraction in air ya and in water xa. a) What will be the equilibrium expression for a pressure of 400 kpa? b) If argon gas, containing 1,4 mol-% acetone at 80 kpa and 27 C comes in contact with water that contains 0,75 %-mol acetone, in what direction will the mass transfer of acetone take place: towards the liquid, towards the gas phase? Use Henry s Law for the gas/liquid equilibrium. Svar/answer: a) ya=0,639xa, b) Från vätskan till gasen (desorption) 1.3 Gammal tentfråga / old exam question 301 En vätskeblandning vid 120 C innehåller 20 %-mol benzen (B), 40 %-mol toluen (T) och 40 %-mol xylen (X). Beräkna totaltrycket av gasen som är i jämvikt med vätskan och molbråken för B, T och X i gasen. Vid 120 C är pb = 3.00 bar, pt = 1.33 bar, och px = 0.61 bar, där p är ångtrycket hos en ren komponent. A liquid mixture at 120 C contains 20 mol-% benzene (B), 40 mol-% toluene (T) and 40 mol-% xylene (X). Calculate the total pressure, p, of the gas that has equilibrium with this liquid and calculate the molar fractions for B, T and X in the gas. At 120 C, pb = 3,00 bar; pt = 1,33 bar and px = 0,61 bar, where p is the vapour pressure for the pure component. Svar/answer: 1.38 bar; yt = 0.387; yb = 0.436; yx = Gammal tentfråga / old exam question 302 Reaktanten A diffunderar i medium B med diffusionskoefficienten DAB mot en katalysatoryta för reaktionen 2A A2. Ämnesmängdflödet (eller ämnesmängdströmtäthet) na (mol/m² s) för A mot katalysatorn är: n A D AB c c c A dc dx A x c A kat. där c = ca +ca2 + cb för koncentrationerna. Visa hur detta uppnås. c A2 Gaseous chemical species A diffuses through a gaseous medium B with diffusion coefficient DAB (m 2 /s) towards a catalyst surface where the chemical reaction 2A A2 occurs. The molar mass flow density na (mol/m² s) för A towards the catalyst is: c dca na DAB c ca dx where c = ca +ca2 + cb for the concentrations. Show how this equation is obtained.

3 Svar / answer: se kursmaterial 2.5 och lösningsförslag/ see course material 2.5 and suggestion of solution 1.5 Hemuppgift kurs / Homework exercise course Läsk i en 1.5 liter flaska är mättad med CO 2 vid ett tryck av 3 bar. Med att snabbt öppna och stänga flaskan går trycket ner till 1 bar. Beräknä, för en temperatur som är lika med T = 30 ( C) och med relationen H CO2 = T (MPa) mellan T ( C) och Henry koefficienten för CO 2 i vatten, med antagandet att läskvätskan = vatten: a. Hur mycket CO 2 är löst i vätskan, som mol-% och som g CO 2 /kg vätska b. Hur mycket CO 2 avgår (i g) från flaskan under den korta tiden den är öppnad? Soft-drink in a 1.5 liter bottle is saturated with CO2 at a pressure of 3 bar. By quickly opening and closing the bottle the pressure is reduced a 1 bar (no air is allowed to enter the bottle). Calculate, for T = 30 C and with HCO2 = 41,2 + 4,9 T (MPa) for the Henry coefficient HCO2 of CO2 in water, with T in C, and assuming that the soft-drink liquid can be assumed equal to water: a. How much CO2 is dissolved in the liquid, as mol-% and as g CO2/kg liquid? b. How much CO2 is released (in g) from the bottle during the very short time it is opened? Svar/Answer: Se lösningsförslag / See suggestion of solution 1.6 Gammal tentfråga / old exam question 424 Partialtrycken för aceton (A) och vatten (B) är pa = 24,2 kpa och pb = 2,34 kpa, vid 20 C. Aktivitetskoefficienten för utspädd aceton i vatten (xb 1) är γa = 11,0 vid 20 C, medan aktivitetskoefficienten för utspätt vatten i aceton (xa 1) är γb = 7,2 vid 20 C. a. Ge (med hjälp av Van Laar koefficienterna) värdena för aktivitetskoefficienterna γa och γb för en vatten/aceton-blandning (vätska) med xa = xb = 0.5. b. Beräkna Henry-koefficienterna, Hc, vid 20 C, 100 kpa, för aceton i vatten och för vatten i aceton. At 20 C, the partial pressures of acetone (A) and water (B) are equal to pa = 24,2 kpa and pb = 2,34 kpa, respectively. The activity coefficient for dilute acetone in water (xb 1) at 20 C is γa = 11,0 while the activity coefficient for dilute water in acetone (xa 1) at 20 C is γb = 7,2. a. Give (using Van Laar coefficients) the values for the activity coefficients γa and γb for a water/acetone mixture (liquid) with xa = xb = 0.5. b. Calculate the Henry coefficients, Hc, at 20 C, 100 kpa, for acetone in water, and for water in acetone. Svar/answer: a)b=1,97, A=2,40, A =1,63, B =1,81; b) H CA =266,2 kpa, H CB =16,85 kpa

1.7 Gammal tentfråga / old exam question 467 Figuren intill för systemet vatten isobutanol vid 101,3 kpa (från kursmaterialet del 3) visar att en blandning av isobutanol och vatten inte alls är ideal.

4 1.7 Gammal tentfråga / old exam question 467 Figuren intill för systemet vatten isobutanol vid 101,3 kpa (från kursmaterialet del 3) visar att en blandning av isobutanol och vatten inte alls är ideal. a. Om en vätskeblandning bestående av 65 mol-% isobutanol och 35 mol-% vatten uppvärms vid 101,3 kpa, vid vilken temperatur börjar kokningen och vilken är den därvid avgående jämviktångans sammansättning? b. Om man i stället vid 101,3 kpa avkyler en ångblandning innehållande 65 mol-% isobutanol och 35 mol-% vatten, vid vilken temperatur börjar droppar utkondenseras och vilken är deras sammansättning? c. Ge värdet för aktivitetskoefficienten γ H2O för vatten i vätkeblandningen från b.) The given figure for the system water iso-butanol at kpa (from the course material part 3) shows that a mixture of iso-butanol and water is not at all ideal. a. If a liquid mixture composed of 65 mol-% isobutanol and 35 mol-% water is heated up at kpa, at what temperature will boiling start and what will be the composition of the produced vapour at equilibrium with the liquid? b. If instead at kpa a vapour containing 65 mol-% iso-butanol and 35 mol-% water is cooled, at what temperature will droplets start to condense and what will be their composition c. Give the value for the activity coefficient γ H2O for water in the liquid mixture from b.) Svar/answer:a)T b =91,5 o C, 60 mol-% H 2 O; b)t k =100 o C, 10mol-% H 2 O; c) γ H2O =3,5 1.8 Gammal tentfråga med svar/ old exam question with answer 468 Svar/answer:

5 1.9 Gammal tentfråga / old exam question 440 Svar/answer: Se lösningsförslag / See suggestion of solution

6 Lösningsförslag/suggestion of solution: 1.4 Gammal tentfråga / old exam question 302

7 Lösningsförslag/suggestion of solution: 1.5 Hemuppgift kurs / Homework exercise course

8 Lösningsförslag/suggestion of solution: 1.9 Gammal tentfråga / old exam question 440

9 Diagram: 1.7 Gammal tentfråga / old exam question 467

Relevanta dokument

The underlined four questions shall be discussed, for the other questions the answer is enclosed here.

The underlined four questions shall be discussed, for the other questions the answer is enclosed here. Värme- och strömningsteknik Thermal and Flow Engineering Massöverföring & separationsteknik Mass transfer & separation technology Räkneövningar / Classroom exercises 2014-4 22.4.2014 10.15-12.00 (Ri) kurs-assistent