- •Розрахунки в середовищі excel Розділ 1. Розрахунок кінетичних параметрів топохімічних реакцій
- •Індивідуальна самостійна робота
- •Розділ 2. Статистична обробка результатів експерименту
- •2.1. Кореляційний аналіз
- •2.2. Довірчий інтервал
- •Контрольні питання
- •Література
- •Розділ 3. Розрахунок кінетичних параметрів хімічних реакцій
- •Література
- •Розділ 4. Оптимізація об'єктів досліджень за моделями другого порядку
- •Література
- •Розділ 5. Розрахунки математичних моделей "склад - властивість"
- •Література
- •Розділ 6. Розрахунок кінетичних параметрів за дериватографічними даними
- •Індивідуальна самостійна робота
- •Контрольні питання
- •Розділ 7. Розрахунок очищення коксового газу від сірководню
- •Алгоритм розрахунку
- •Розділ 8. Розрахунок виробництва водню мембранним методом
- •Алгоритм розрахунку [1]
- •Контрольні питання
- •Розділ 9. Розрахунок паро – повітряної конверсії метану
- •Вихідні дані (додаткові)
- •Контрольні питання
- •Розділ 10. Розрахунок двоступеневої
- •Розділ 11. Розрахунок матеріального балансу синтезу метанолу
- •Розділ 12. Розрахунок матеріального балансу синтезу аміаку
- •Алгоритм розрахунку
- •Контрольні питання
- •Розділ 13. Розрахунок очищення газу від co2 розчином моноетаноламіну
- •Алгоритм розрахунку Розрахунок матеріального балансу виробництва
- •Стадія «тонкого» очищення
- •Стадія «тонкого» очищення
- •Концентрації компонентів суміші с(і)2відповідають даним таблиці 3.
- •2 Розрахунок теплового балансу виробництва
- •Де ∑m(mea)р-ну - сума витрат розчину меа на «грубе» та «тонке» очищення, кг меа/год.
- •3 Розрахунок насадкового абсорбера верхня частина абсорбера («тонке» очищення)
- •Алгоритм розрахунку
- •Швидкість захлинання абсорбера у верхній частині [3]:
- •Робоча швидкість газу у верхній частині абсорбера:
- •Нижня частина абсорбера («грубе» очищення)
- •Алгоритм розрахунку
- •Швидкість захлинання абсорбера у нижній частині [3]:
- •Робоча швидкість газу у нижній частині абсорбера:
- •4 Розрахунок тарілчастого абсорбера
- •Верхня частина абсорбера
- •Алгоритм розрахунку
- •Нижня частина абсорбера
- •Алгоритм розрахунку
- •Промисловий абсорбер має 15 тарілок: 9 в нижній частині і 6 у верхній.
- •Розділ 14. Аналіз статики іонного обміну однозарядних (рівнозарядних) іонів
- •Рівновага іонного обміну рівновалентних іонів
- •Алгоритм розрахунку
- •Контрольні питання
- •Література
- •Розділ 15. Аналіз статики іонного обміну різнозарядних іонів
- •Алгоритм розрахунку
- •Контрольні питання
- •Література
- •Розділ 16. Розрахунок очищення газу від оксиду карбону (IV) гарячим розчином поташу
- •1 Матеріальний розрахунок
- •Алгоритм розрахунку
- •1.1 Розрахунок грубого очищення
- •1.2 Розрахунок тонкого очищення
- •2 Тепловий баланс поташного очищення конвертованого газу
- •Алгоритм розрахунку
- •3 Конструктивні розрахунки насадкового абсорберу
- •3.1 Розрахунок діаметру абсорберу Нижня зона
- •Алгоритм розрахунку
- •Верхня зона
- •Алгоритм розрахунку
- •3.2 Розрахунок висоти насадки
- •Верхня зона
- •Алгоритм розрахунку
- •Нижня зона
- •Алгоритм розрахунку
- •1. Розрахувати реальний вміст компонентів k2co3,kнco3і н2о в розчинах згідно даних таблиці 10. Врахувати стехіометрію реакції
- •Розрахунок матеріального балансу
- •Розрахунок теплового балансу
- •Алгоритм розрахунку
- •Конструктивний розрахунок
- •Алгоритм розрахунку
- •Індивідуальна самостійна робота
- •Контрольні питання
- •Література
- •Розрахунки в середовищіmathcad розділ 18. Розрахунок рівноваги оборотних реакцій
- •Розділ 19. Розрахунок трубчатого реактора конверсії природного газу
- •Алгоритм розрахунку
- •Розділ 20. Розрахунок рівноваги пароповітряної конверсії метану
- •Розділ 21. Розрахунок окиснення оксиду сульфуру (IV)
- •Контрольні питання
- •Література
- •Розділ 22. Альтернативний розрахунок матеріального балансу синтезу аміаку
- •Контрольні питання
- •Розділ 23. Альтернативний розрахунок матеріального балансу синтезу метанолу
- •Розділ 24. Розрахунок паро-вуглекислотної конверсії природного газу
- •Індивідуальна самостійна робота
- •Контрольні питання
- •Розділ 25. Розрахунок вуглекислотної рівноваги у водних розчинах
- •Алгоритм розрахунку
- •Значення рН буде приймати значення 4, 5, 6, 7, ..... До значення –log(Kw). Важливо! Отримані числові значення параметра не утворюють матрицю, тому з ними не можливі дії, що застосовуються до матриці.
- •Індивідуальна самостійна робота
- •Контрольні питання
- •Розділ 26. Аналіз динаміки іонного обміну однозарядних іонів
- •2 Хвильове рівняння для концентрації
- •3 Рівняння збереження в безрозмірній формі [1]
- •4 Рівняння ізотерми іонного обміну
- •5 Рішення хвильового рівняння методом характеристик [1]
- •6 Розрахунок обміну однозарядних іонів[1]
- •Алгоритм розрахунку
- •Вихідні дані для 1-ої ступені водопідготовки
- •Алгоритм розрахунку
- •Індивідуальна самостійна робота
- •Література
- •Розділ 27. Термодинамічний та матеріальний розрахунки газифікації вугілля
- •Розділ 28. Термодинамічний розрахунок газифікації (конверсії) вуглеводнів
- •Алгоритм розрахунку
- •.Індивідуальна самостійна робота
- •Контрольні питання
- •Література
- •Розділ 29. Розрахунок концентрацiй iонiв у вапнованiй та коагульованiй воді
- •Алгоритм розрахунку
- •Індивідуальна самостійна робота
- •Контрольні питання
- •Література
- •Розділ 30. Аналіз динаміки іонного обміну різнозарядних іонів
- •Алгоритм розрахунку
- •Індивідуальна самостійна робота
- •Література
- •Розділ 31. Термодинамічний розрахунок газифікації рідких палив невідомої формули
- •Алгоритм розрахунку
- •Індивідуальна самостійна робота
- •Розділ 32.Розрахунок поличних колон синтезу аміаку
- •Алгоритм розрахунку
- •Індивідуальна самостійна робота
- •Контрольні питання
- •Література
- •Методичні рекомендації до виконання розрахункової роботи
- •Розрахунок матеріального балансу виробництва
- •Розрахунок енергетичного (теплового) балансу виробництва
- •Розрахунок основних реакторів
- •Захист розрахункової роботи
- •Завдання на розрахункову роботу з дисципліни
Алгоритм розрахунку
Попередні розрахунки
Молярну концентрацію К2СО3 в водному розчині, кмоль/м3, розрахувати наступним чином:
, (1)
де – молярна маса К2СО3, кг/кмоль. (М = 138)
.
Густини газів за нормальних умов, кг/м3:
, (2)
де – молярна маса газу, кг/кмоль;
–молярний об’єм газу, м3/кмоль.
Таблиця 3 – Результати розрахунку густини газів за нормальних умов
-
ρ(CO2)
ρ(CO)
ρ(H2)
ρ(CH4)
ρ(N2)
ρ(Ar)
Витрата азоту, необхідного для забезпечення заданої продуктивності за аміаком, м3/добу:
, (3)
де – коефіцієнт, що враховує технологічні втрати газу,К=1,1.
.
Витрата вихідного газу, м3/год:
; (4)
.
1.1 Розрахунок грубого очищення
На грубе очищення подається гарячий грубо регенерований розчин в суміші з розчином після тонкого очищення. Обидва потоки мають однаковий ступінь карбонізації і витрата загального потоку дорівнює:
G0(розчину)= G0+ G’0 + G’погл.газів,
де G’погл.газів – кількість поглинутих газів на стадії тонкого очищення..
Витрати компонентів газової суміші , м3/год та їх масові витрати , кг/год, на грубе очищення знаходять за формулами,:
, (5)
. (6)
Масова витрата вихідного газу, кг/год, становитиме:
;
.
Масові частки газів, % мас., до очищення знаходять за формулою:
. (7)
Таблиця 4 – Об’ємні та масові витрати газів на очищення
-
Компонент
V0і
C0і
G0і
w0і
CO2
CO
H2
CH4
N2
Ar
Всього
V0
G0
Витрату очищеного газу зі стадії грубого очищення, м3/год, попередньо знайти за формулою, що не враховує поглинання малорозчинних компонентів газової суміші:
; (8)
.
Об‘ємна витрата розчину К2СО3 становить, м3/год:
; (9)
.
Масова витрата розчину К2СО3, кг/год:
; (10)
.
Молярна витрата розчину К2СО3, кмоль/год
; (11)
.
Враховуючи те, що на грубе очищення подається «напівбідний» (грубо регенерований) розчин К2СО3, що містить вже деяку кількість СО2 та інших газів, знайти витрати речовин з розчином К2СО3 до абсорбції, кг/год:
; (12)
;
; (13)
;
; (14)
.
Об’ємна витрата води, м3/год:
; (15)
.
Масові концентрації компонентів в розчині К2СО3 до абсорбції, % мас, знайти за формулою:
. (16)
; ;.
Витрати CO2 після очищення, м3/год:
; (17)
.
Розрахувати масову витрату CO2 після очищення. кг/год:
.
Кількість поглиненого СО2, м3/год:
; (18)
.
Результати розрахунків представити в таблиці 5.
Кількість інших поглинених газів шукати за рівнянням:
, (19)
де – розчинність у розчині і-того компоненту за нормальних умов,
м3 газу/ м3 розчину; – загальний тиск, атм.
Масові витрати поглинених газів, кг/год, становлять:
.
Витрати газів після очищення, м3/год, знайти як різницю між витратою газу на очищення та кількістю поглиненого газу:
;
Масові витрати газів після очищення, кг/год, становлять:
.
Загальну витрату конвертованого газу після грубого очищення знайти, як суму витрат компонентів:
;
.
Кількість поглинених газів, кг/год: .
Частки компонентів (масові та об’ємні %) в очищеному газі:
; ;
Таблиця 5 – Кількість поглинених газів та витрати газів після стадії грубого очищення
|
Vпоглі , м3/год |
Gпоглі , кг/год |
Vi , м3/год |
Ci, %об. |
Gi , кг/год |
wi, %мас. |
CO2 |
|
|
|
|
|
|
CO |
|
|
|
|
|
|
H2 |
|
|
|
|
|
|
CH4 |
|
|
|
|
|
|
N2 |
|
|
|
|
|
|
Ar |
|
|
|
|
|
|
Всього |
Vпогл |
|
|
|
|
|
Далі порівняти останнє значення V з попередньо знайденим за рівнянням (8). Якщо їх різниця лежить в межах дозволеної похибки 0,1%, перейти до наступних розрахунків, в протилежному випадку розрахунки повторити, підставляючи в розрахунки останнє значення V (в середовищі Excel це легко робиться ітераційним методом).
Організація ітерації: меню «сервис», «параметры», «вычисления», відмітка у полі «итерация», «ОК». Далі: а) виділити комірку, у якій введено перше наближення V знайдене за рівнянням (8) ;б) за допомогою клавіатури ввести =; в) виділити комірку, у якій розраховано останнє значення V; д) натиснути „Enter”; г) перерахунок проведено і нове значення V є дійсним.
Витрату розчину К2СО3 на виході з абсорбера, кг/год, знайти як суму початкової витрати розчину та кількості поглинених газів:
; .
Масові частки води та поташу в розчині К2СО3 після абсорбції, % мас, знайти за формулою: ;
; .
Масові частки поглинених газів, % мас., знайти наступним чином:
;
; ;;;;.
Таблиця 6 – Матеріальний баланс газу на стадії грубого очищення
Прихід газу | ||||
компонент |
кг/год |
% мас. |
м3/год |
% об. |
CO2 |
G0(CO2) |
ω0(CO2) |
V0(CO2) |
C0(CO2) |
CO |
G0(CO) |
ω0(CO) |
V0(CO) |
C0(CO) |
H2 |
G0(H2) |
ω0(H2) |
V0(H2) |
C0(H2) |
CH4 |
G0(CH4) |
ω0(CH4) |
V0(CH4) |
C0(CH4) |
N2 |
G0(N2) |
ω0(N2) |
V0(N2) |
C0(N2) |
Ar |
G0(Ar) |
ω0(Ar) |
V0(Ar) |
C0(Ar) |
Всього |
G0 |
100 |
V0 |
100 |
Витрата газу | ||||
компонент |
кг/год |
% мас. |
м3/год |
% об. |
CO2 |
G(CO2) |
ω(CO2) |
V(CO2) |
C(CO2) |
CO |
G(CO) |
ω(CO) |
V(CO) |
C(CO) |
H2 |
G(H2) |
ω(H2) |
V(H2) |
C(H2) |
CH4 |
G(CH4) |
ω(CH4) |
V(CH4) |
C(CH4) |
N2 |
G(N2) |
ω(N2) |
V(N2) |
C(N2) |
Ar |
G(Ar) |
ω(Ar) |
V(Ar) |
C(Ar) |
Всього |
G |
100 |
V |
100 |
Таблиця 7 – Матеріальний баланс розчину К2СО3 на стадії грубого очищення
|
Прихід К2СО3 |
Витрата К2СО3 | ||
компонент |
кг/год |
% мас. |
кг/год |
% мас. |
К2CO3 |
G0p(К2CO3) |
ω0p(K2CO3) |
G0p(К2CO3) |
ωp(K2CO3) |
H2O |
G0p(H2O) |
ω0p(H2O) |
G0p(H2O) |
ωp(H2O) |
CO2 |
G0p(CO2) |
ω0p(CO2) |
G0p(CO2)+Gпогл(СО2) |
ωp(CO2) |
CO |
Gпогл(СО) |
ω0p(CO) |
Gпогл(СО) |
ωp(CO) |
H2 |
Gпогл(H2) |
ω0p(H2) |
Gпогл(H2) |
ωp(H2) |
CH4 |
Gпогл(CH4) |
ω0p(CH4) |
Gпогл(CH4) |
ωp(CH4) |
N2 |
Gпогл(N2) |
ω0p(N2) |
Gпогл(N2) |
ωp(N2) |
Ar |
Gпогл(Ar) |
ω0p(Ar) |
Gпогл(Ar) |
ωp(Ar) |
Всього |
G0(розчину) |
100 |
G0(розчину)+Gпогл |
100 |
Результати розрахунків представлені у вигляді таблиць 6 і 7 матеріального балансу за газом та за розчином К2СО3.