ьтатичссаР высоту насадки в скруббере по следующим данным.B аппарат подается смесь паров ацетона в воздухе с начальной концентрацией 7,1 % об в количестве 1006 ~m3 / 4 при температуре 25 градусов Цельсия и давлении 1 ат. 94 % поступающего в колонну

Для решения задачи, давайте разберем все данные и шаги, которые нам нужно выполнить.

Данные:

1. Концентрация ацетона в воздухе: \( C_0 = 7,1\% \) об.
2. Объем смеси: \( V = 1006 \, \mathrm{m}^3 / 4 \).
3. Температура: \( T = 25 \, \text{°C} \).
4. Давление: \( P = 1 \, \text{ат} \).
5. Процент ацетона, переходящего в жидкость: \( 94\% \).
6. Высота насадки, эквивалентная одной теоретической ступени: \( H_{step} = 0,302 \, \text{м} \).
7. Удельный расход поглотителя: \( q = 1,587 \, \text{поглотителя/кг воздуха} \).
8. Уравнение равновесия: \( y^* = \frac{1,2 x}{1 + 0,2 x} \).

Шаг 1: Определение массы воздуха

Сначала найдем массу воздуха в смеси. Для этого используем уравнение состояния идеального газа:

\[
PV = nRT
\]

где:
- \( R \) - универсальная газовая постоянная (для воздуха \( R \approx 287 \, \mathrm{J/(kg \cdot K)} \)).
- \( n \) - количество молей газа.

Сначала найдем количество молей:

\[
n = \frac{PV}{RT}
\]

Подставим известные значения:

\[
n = \frac{1 \, \text{ат} \cdot 1006 \, \mathrm{m}^3}{287 \, \mathrm{J/(kg \cdot K)} \cdot (25 + 273) \, K}
\]

Переведем давление в Паскали (1 ат = 101325 Па):

\[
n = \frac{101325 \cdot 1006}{287 \cdot 298} \approx 1170,4 \, \text{моль}
\]

Теперь найдем массу воздуха:

\[
m{air} =...{air} \] где \( M_{air} \approx 29 \, \mathrm{g/mol} = 0,029 \, \mathrm{kg/mol} \): \[ m_{air} = 1170,4 \cdot 0,029 \approx 34,0 \, \text{кг} \] Теперь найдем массу ацетона в смеси: \[ m0 \cdot m_{air} = 0,071 \cdot 34,0 \approx 2,414 \, \text{кг} \] Теперь найдем массу ацетона, которая переходит в жидкость: \[ m{acetone} = 0,94 \cdot 2,414 \approx 2,27 \, \text{кг} \] Теперь найдем расход поглотителя: \[ m{air} = 1,587 \cdot 34,0 \approx 53,98 \, \text{кг} \] Для определения средней движущей силы процесса по газовой фазе используем уравнение равновесия: \[ \Delta y = y^* - y \] где \( y \) - действительная мольная доля ацетона в газе. Для этого найдем \( y \): \[ y = \frac{m{air} + m_{acetone}} = \frac{2,414}{34,0 + 2,414} \approx 0,066 \] Теперь подставим в уравнение равновесия: \[ y^* = \frac{1,2 x}{1 + 0,2 x} \] где \( x = \frac{m{air}} \approx 0,071 \). Теперь подставим \( x \) в уравнение: \[ y^* = \frac{1,2 \cdot 0,071}{1 + 0,2 \cdot 0,071} \approx 0,085 \] Теперь найдем среднюю движущую силу: \[ \Delta y = y^* - y = 0,085 - 0,066 \approx 0,019 \] 1. Высота насадки в скруббере: \( H_{step} = 0,302 \, \text{м} \). 2. Расход поглотителя: \( m_{solvent} \approx 53,98 \, \text{кг} \). 3. Средняя движущая сила процесса по газовой фазе: \( \Delta y \approx 0,019 \). Таким образом, мы получили все необходимые результаты.