عمليات واحد 2

2. عمليات واحد 2 • علي آراسته نوده

3. حجم مباحث مورد بحث: • 1) رطوبت ( تريبال) • 2) خشك كردن (تريبال) • 3) جذب سطحي (تريبال) • 4) تبخير (مك كيب) • 5) فيلتراسيون(مك كيب) • 6)تبلور(مك كيب)

4. وقتي دو فاز بايكديگر تماس پيدا مي كنند ، بلافاصله به تعادل نمي رسند . سيستم به مرور زمان در اثر نفوذ سازنده ها از يك فاز به فاز ديگر به تعادل نزديك ميشوند . لذا جداسازي هرگز كامل نخواهد بود . وجود سه فاز مختلف يعني گاز – مايع – جامد امكان مجاور شدن دو فاز با يكديگر را در 6 صورت فراهم ميسازد : 1) گاز – گاز : به جز در موارد استثنايي تمام گازها در اين حالت با يكديگر مخلوط ميشوند و لذا فرايند امكان پذير نيست . بسياري از عمليات مهندسي شيمي با مسئله تغيير غلظت در محلول ها و مخلوط ها سروكار دارند . اين تغييرات الزاما توسط واكنش هاي شيميايي صورت نمي گيرد . اين عمليات بيشتر به جداسازي مخلوط ها به سازنده هاي آنها مربوط مي گردد . غالبا“ قسمت اعظم هزينه هاي يك فرايند صرف عمليات جداسازي مي گردد . عمليات انتقال جرم بوسيله انتقال يك ماده به داخل ديگر در مقياس مولكولي مشخص ميشوند . در عمليات انتقال جرم هيچ يك از دو فاز در حال تعادل حاوي تنها يك جز نخواهد بود . عمليات انتقال جرم 1

5. 3 ) گاز جامد : تصعيد جزء به جزء Fractional Sublimation اگر يك مخلوط متشكل از چند سازنده بطور نسبي تبخير شود ، بدون آنكه فاز مايعي پديد آيد ، بخارات حاصله و جامد باقي مانده هريك حاوي كليه سازنده ها اما با غلظت هاي متفاوت خواهد بود . خشك كردن Drying اگر جامد از يك مايع فرار مرطوب شده باشد و در مجاورت گاز خشك قرار بگيرد ، رطوبت موجود در آن خارج شده و بدرون گاز نفوذ مي نمايد . اين عمل را خشك كردن و يا گاهي دفع Desorption گويند . جذب سطحي Adsorption اگر نفوذ از فاز گاز به جامد صورت گيرد اين عمل را جذب سطحي گويند . 4 ) مايع – مايع : استخراج مايع Extraction عمليات جداسازي كه در آنها دو فاز نامحلول مايع بايكديگر تماس داده ميشوند تا يك جزء بين آنها انتقال يابند . 2 ) گاز مايع : تقطير : اگر كليه سازنده هاي يك سيستم در حال تعادل بين دو فاز توزيع شوند عمل را تقطير گويند . در تقطير فاز گاز در اثر حرارت دادن فاز مايع توليد ميشود . جذب گاز Gas Absorptionاگر هر دو فاز محلول بوده و يك سازنده بين دو فاز توزيع گردد . چنانچه انتقال از گاز به مايع باشد جذب گاز و در صورت انتقال از مايع به گاز دفع گاز Stripping گويند . رطوبت دادن Humidification اگر فاز مايع فقط از يك جزء تشكيل شده باشد ولي فاز گاز دو يا چند سازنده اي باشد عمل را رطوبت دادن گويند . 2

6. جداسازي فازها با استفاده از غشا نقش غشا ها جلوگيري از مخلوط شدن دو فاز محلول در يكديگر است . گاز – گاز : عبور سازنده ها با شدت گوناگون بسته به جرم مولكولي از غشا گاز ـ مايع : عبور از غشائي كه توانايي حل كردن يك جز محلول را دارد . مايع – مايع : جدا سازي از حلال مايع و غشائئ كه بتواند فقط بلورهاي حل شده در حلال فوق را از خود عبور دهد (دياليز) جداسازي حلال از محلول (اسمز) عمليات مستقيم و غير مستقيم : در عمليات مستقيم در اثر افزايش يا كاهش حرارت دو فاز از يك فاز اوليه بدست مي آيند .مانند تقطير و.... در عمليات غير مستقيم يك جسم خارجي به سيستم افزوده ميشود . مانند جذب گاز و... 5 ) مايع – جامد : تبلور جز به جزFractional Crystallizationوقتي كليه سازنده ها در دو فاز نامحلول در تماس بايكديگذ قرار بگيرند عمل را تبلور جزبه جز نامند . استخراج با حلالLeaching جداسازي انتخابي يك سازنده از يك مخلوط جامد توسط يك حلال مايع استخراج با حلال ناميده ميشود . جذب سطحي Adsorption نفوذ از مايع به سطح جامد را جذب سطحي گويند . 6 ) جامد – جامد : بدليل سرعت پايين انجام نمي شود . 3

7. شدت جريانهاي مجاز : در اعمال نيمه پيوسته و پاياا پيش مي آيد كه براساس آن سطح مقطع دستگاه محاسه مي شود . انرژي هاي مورد نياز : انرژي حرارتي و مكانيكي در عمليات انتقال جرم مورد استفاده قرار مي گيرد واحد : يك واحد عبارت است از يك وسيله و يا مجموعه اي از وسايل كه در آن دو فاز غير محلول در يكديگر در تماس مستقيم با هم قرار ميدهند و در نتيجه انتقال جرم بين فازها بمنظور نزديك كردن آنها بحالت تعادل صورت ميگيرد و سپس فازها بروش مكانيكي از هم جدا ميشوند . در طراحي هر واحد مربوط به انتقال جرم چهار عامل اصلي مي بايست تعيين گردد كه عبارتند از تعداد مراحل ايده آل زمان لازم براي تماس فازها شدت جريانهاي مجاز انرژي مورد نياز براي تعيين تعداد مراحل ايده آل لازم جهت جداسازي مشخصي بطور عمليات مرحله اي و يا معادل آنها در يك عمل تماس پيوسته دانستن مشخصات تعادلي سيستم و موازنه هاي جرم ضروري خواهد بود . در عمليات مرحله اي زمان لازم تماس دو فاز به بازده مرحله اي مربوط ميشود . در عمليات پيوسته تعيين كننده حجم و يا طول دستگاه خواهد بود . اصول طراحي : 4

8. رطوبت دهي و رطوبت زدايي Humidification • ( فصل 7 تريبال ) • تعاريف • دماي اشباع آدياباتيك • آنتالپي • اختلاط دو جريان گاز • نمودار نم سنجي • رطوبت دهي • رطوبت زدايي • برج هاي خنك كن آب • برج هاي رطوبت افزا • چند مسئله

9. رطوبت درصدي (درصد اشباع - درصد رطوبت مطلق ) : 100 Y / Ys 100 Pa (P – Pas)/ Pas (P – Pa) گرماي مرطوب : Cs گرماي لازم براي اينكه دماي واحد جرم گاز خشك و بخار همراه آن در فشار ثابت يك درجه افزايش يابد . Cs = Cb – YCa Cs = 1 + 1.9 Y (Kj/KgK) W&A Cb = گرماي ويژه گاز Ca = گرماي ويژه مايع حجم مرطوب : Vh حجم اشغال شده توسط واحد جرم گاز خشك و بخار همراه آن مي باشد . مقدمه : فرايندهايي كه در اين فصل بررسي ميشود در باره انتقال جرم و انرژي بين فازهاست كه در نتيجه تماس يك گاز با يك مايع خالص كه گاز در آن نامحلول است روي مي دهد . رطوبت :Y جرم بخار همراه با واحد جرم گاز خشك Y‎ رطوبت مطلق و رطوبت گراونر نيز به آن مي گويند . Y= Ma.Pa / Mb(P – Pa) فشار كل P فشار جزئي بخار در گاز Pa رطوبت اشباع : ‎Ys رطوبت يك گاز وقتي از بخارآب سير شده باشد . تعاريف : 1

10. دماي حباب تر :(Tw) دماي حباب خيس عبارتست از دماي غير تعادلي و پايايي كه جرم كوچكي از مايعي كه در شرايط آدياباتيك در معرض جريان پيوسته گازي قرار دارد به آن مي رسد . وقتي جريان گاز سير نشده اي از روي سطح يك مايع عبور كند رطوبت آن گاز در اثر تبخير مايع افزايش مي يابد . دماي مايع كمتر از دماي گاز ميشود و گرما از گاز به مايع منتقل ميشود . در حالت تعادل انتقال گرما از گاز به مايع دقيقا با سرعت جذب گرماي مايع برابري مي كند .و گفته ميشود مايع داراي دماي تر مخزن است . Tg – Tw = lw (Ys – Y )/ (hg/Ky) Ky : ضريب انتقال جرم Hg : ضريب انتقال حرارت نقطه شبنم : دمايي كه تا آن دما اگر گاز در رطوبت ثابت خنك شود با بخاراشباع مي شود . رطوبت نسبي درصدي (اشباع نسبي) RH = ( P / Psat ) *100 فشار جزئئ بخار در گاز فشار بخار در گاز اشباع تعاريف : = 2

11. اگر رابطه Cs = h/Ky بر قرار باشد ، دماي سير شده آدياباتيك برابر با دماي تر مخزن است . اين در حاليستكه براي بيشتر سيستم هاي آب و هوا وجود دارد . نسبت h / (Ky . Cs) = b به نسبت نم سنجي معروف است و براي سيستم آب و هوا b = 1 رابطه لوئيس گفته ميشود . مقدار تقريبيhg/Ky = 950 j/kg اگر گاز از روي مايع طوري عبور كند كه زمان تماس بين آنها كافي باشد يا بر روي گاز پاشيده شود تا تعادل تثبيت گردد . گاز سير مي شود و هر دو فاز داراي دماي يكسان ميشود . در سيستمي كه از نظر گرمايي نا رسانا باشد مقدار كل گرماي محسوس به اندازه گرماي نهان تبخير مايع تبخير شده كاهش مي يابد .در اثر تداوم عبور گاز ، دماي مايع به تدريج به دماي تعادل مي رسد كه چنين دمايي را دمايي را دماي سير شده آدياباتيك مي نامند . مكانيسم تحول حباب مرطوب در اساس بتا مكانيسم فرايند اشباع آدياباتيك يكي است بجز آنكه در تحول حباب مرطوب رطوبت مخلوط گاز در حين تحول تغيير نمي كند . Ys – Y = (lw / Cs)(T – Tas) دماي اشباع آدياباتيك : 3

12. انرژي داخلي يك ماده ، عبارت است از كل انرژي موجود در ماده است كه در اثر جنبش و ااستقرار نسبي اتمها و مولكولهاي سازنده آن ماده حاصل ميشود . مقدار آنتالپي يك ماده نا معلوم است اما با انتخاب يك مرجع مناسب و با فرض آنكه آنتالپي سيستم در آن حالت برلبر صفر باشد آنتالپي نسبي در شرايط ديگر را ميتوان محاسبه كرد . براي مشخص كردن حالت مرجع بايد دما و فشار و حالت ماده تعيين شود . در جدول بخار آب آنتالپي هاي نسبي در مقايسه با آنتالپي اين ماده به حالت مايه از صفر درجه سليسيوس ودر تحت فشار بخار آن در دماي مذكور داده شده است . فاصله عمودي بين منحنيهاي نشانگر گرماي تبخير ميباشد. آنتالپي A * * H B E C D T0 Tg 4

13. در فشار پايين كه معمولا عمل مرطوب سازي صورت ميگيرد ، بجاي عمل بر روي خط فشار ثابت A مي توان بر روي خط فشار ثابت A’ با تقريب عمل نمود . Hv = Ca ( Tg – T0) + l ed H = Cb (Tg – T0) +Y [ Ca (Tg – T0) +l ] + Cs(Tg – T0) + Y l آنتالپي يك مخلوط را ميتوان با افزايش دما در رطوبت ثابت يا افزايش رطوبت در دماي ثابت بالابرد . تغيير آنتالپي بين دو حالت مانند نقاط A,D را ميتوان برابر تفاضل عرض هاي نقاط مذكور در نظر گرفت : Hd – Hc =گرماي ملموس مايع Hc – Hb = گرماي نهان تبخير Hb – Ha = گرماي ملموس بخار آنتالپي يك مخلوط گاز و بخار برابر با مجموع آنتالپي هاي گازو بخار موجود در مخلوط است . مخلوطي از گاز خشك به جرم واحد و بخار همراه آن به جرم Y را در دماي حباب خشك Tg در نظر مي گيريم . Ha = Hg + Yhv Hg = Cb(Tg – T0) Hv = Ca(Tg – Tb) + Cal(Tc – T0 ) + l bc 5

14. اختلاط دو گاز با رطوبت هاي ‎Y1,Y2 دماهاي ‏T1,T2 آنتالپي هاي H1,H2 را در نظر ميگيريم . گاز مخلوط داراي دماي ‏T آنتالپي H و رطوبت Y ميباشد . جرم گاز خشك گازهاي مورد نظر به ترتيب m1,m2,m ميباشند . M = m1+m2 m1Y1+m2Y2 = mY M1(Y – Y1) = m2(Y-Y2) نقطه m روي خط مستقيمي است كه دو نقطهT1,Y1) , (T2,Y2)) را به هم متصل مي سازد . و داراي رطوبت Y ميباشد . Y = (m1Y1+m2Y2)/(m1+m2) اختلاط دو جريان گاز مرطوب : 6

15. 7

16. براي حركت از نقطه a به نقطه b : گرم كردن با هيتر تا نقطه c يا f مرطوب كردن با كولر آب تا نقطه d يا h گرم كردن با هيتر تا نقطه b راه 2 ) گرم كردن تا نقطه e با هيتر سرد كردن با كولر تا نقطه b روشهاي زير را مي توان براي افزايش رطوبت گاز بكار برد : بخار زنده ممكن است مستقيما به مقدار لازم اضافه شود (كمي دما بالا مي رود ) آب را ميتوان با سرعت جريان كافي در گاز پخش كرد تا تبخير آن رطوبت لازم را بدهد . (دماي گاز پايين مي آيد ) گاز را مي توان با جريان گازي كه داراي رطوبت بيشتر است مخلوط كرد . گاز را ميتوان ا آبدر تماس قرار داد كه فقط قسمتي از مايع تبخير گردد . (عمل تبخير وقتي صورت مي گيرد كه دماي آب بالاتر از شبنم هوا باشد ). رطوبت دهي : Y b h d a e c F 8 T

17. براي حركت از نقطه b به نقطه a : سرد كردن با كندانسور از مسير d, c گرم كردن با هيتر تا نقطه a روشهاي زير را مي توان براي كاهش رطوبت گاز بكار برد : هوا را ميتوان با يك سطح سرد كه ممكن است مايع و يا جامد باشد در تماس قرار داد و رطوبت زدايي كرد . اگر دماس سطح پايين تر از نقطه شبنم گاز باشد ميعان صورت ميگيرد و دماي گاز پايين مي آيد . دماي سطح شروع به بالا رفتن مي كند زيرا گرماي نهان و محسوس از هوا به سطح منتقل ميشود . معمولا دما و رطوبت در مدت وقوع فرايند با هم همزمان كاهش مي يابد . هواي مجاور و در تماس با سطح تا پايينتر از نقطه شبنم سرد ميشود و بنابراين پيش از اين كه هواي دورتر فرصت سرد شدن داشته باشد ميعان بخار صورت ميگيرد . رطوبت را با متراكم كردن هوا نيز مي توان كاهش داد . در مدت تراكم فشار جزئئ بخار افزايش مي يابد و به محض اينكه به فشار بخار اشباع رسيد ميعان صورت مي گيرد . رطوبت زدايي : Y b d a C 9 T

18. حد دمايي كه آب مي تواند سردشود دمايحباب مرطوب هوا در هنگام ورود است در پايين برج : 1 ) دما هوا ميتواند بيشتر از دماي آب باشد ، اما آب خنك ميشود زيرا دماي سطح مشترك بيشتر از رطوبت در توده گاز است و در نتيجه نيروي محركي براي انتقال جرم بخار آب وجود دارد . 2 ) اگر دماي هواي ورودي كمتر از دماي آب خروجي باشد . شيب ها هم شكلند اما انتقال گرماي محسوس كمتري در فيلم گاز وجود دارد . در تمام حالت ها دما در فصل مشترك بايد بيشتر از دما ي حباب خيس باشد زيرا اگر برابر باشد تمام گرماي تبخير از گاز گرفته ميشود و شيب دمايي در آب وجود ندارد و آب خنك نمي شود . عمل خنك كردن با انتقال گرما ي محسوس و همچنين سرمايش تبخيري صورت ميگيرد كه گرماي محسوس آب مقدار گرماي نهان تبخير را تا مين مي كند در مقياس بزرگ هوا و آب در برج خنك كن به طور ناهمسو در تماس با يكديگر قرار مي گيرند ، ممكن است در برج از وزش طبيعي يا وزش مكانيكي استفاده شود . آب از بالا به پايين روي يك سري تخته هاي چوبي كه سطح تماس بزرگي ايجاد مي كند مي ريزد و آشفتگي بيشتري در مايع ايجاد ميشود . هوا در حين بالا رفتن گرما و رطوبت مي گيرد . در برج خنك كن دماي مايع پايين مي آيد و دما و رطوبت گاز افزايش مي يابد و عمل آن شبيه يك دستگاه رطوبت افزايي به هوا است . آنتالپي جريان هوا ثابت نمي ماند زيرا دماي مايع در بالاي برج سريع عوض مي شود . برج هاي خنك كن آب :Cooling Tower 10

19. دما C آنتالپي ((KJ/Kg 30 10 40 15 60 20 80 25 100 30 130 35 170 40 220 45 280 50 470 60 خط كاركرد برج : خط كاركرد برج خطي است با شيب LCl/Gكه از (Tl1,Hg1) مي گذرد و خط افقي Tl2 را قطع ميكند . در بالاي برج : گرماي انتقال يافته از آب به فصل مشترك براي گرمايش هوا و تامين گرماي تبخير بكار مي رود . گرچه سرمايش آب بر اثر تبخير خيلي بيشتر از سرمايش ناشي از انتقال گرماي محسوس به هواست ولي دماي گاز خروجي معمولا چند درجه كمتر از دماي آب ورودي است . منحني تعادل : منحني تعادل در برج هاي خنك كن آب منحني RH = 100 در منحني نم سنجي آب است . كه داده هاي تعادلي آن به شرح مقابل وبصورت ثابت در فشار نرمال داده شده است : Hg(sat) = Cs.Tg+Ys.l0 Cs = (1005+1884Y) J/Kg 11

20. ارتفاع برج خنك كن : dH Ky a Z Z Hi – H G htg اگر بتوان تمام مقاومت در مقابل انتقال گرما و جرم را در فاز گاز حساب كرد : dH Ky.a.Z Z H* - H G Htog Gسرعت جرمي گاز Ky ضريب انتقال جرم .a سطح مشترك در واحد حجم ستون Hi آنتالپي گاز در سطح مشترك H* آنتالپي گاز در حال تعادل Ntg تعداد واحدهاي انتقال Htg ارتفاع هر واحد انتقال L سرعت جرمي مايع  = Ntg = = Hg  = Ntog = = Tl2,Hg2 Tl1,Hg1 12 Tl

21. روش كار : در دماهاي مختلف بين Tl1,Tl2 خطوط عمودي رسم مينماييم هر كجا خط تبادل را قطع كرد H و هر كجا خط تعادل را قطع نمود H* خواهد بود . سپس H*-H را محاسبه و عكس آن را نيز محاسبه ميكنيم . منحني را بر حسب H رسم كرده و سطح زير منحني را محاسبه ميكنيم . ‏T H H* 1/(H*-H) H* H T 13

22. [(Y2-Y1)/(Yas-Y1)]= 1 – e (-Ky.a.z/G) اگر كار اصلي برج اين باشد كه جرياني از هواي مرطوب توليد نمايد ، لازم نيست دماي نهايي مايع مشخص باشد ، اما رطوبت گاز خروجي از بالاي برج بايد به جاي آن داده شود . بنابراين در طراحي يك برج رطوبت افزايي لازم است دما و آنتالپي و سرانجام رطوبت گاز خروجي از برج محاسبه مي شوند . در يك دستگاه رطوبت افزا كه در آن كمبود آب فقط بخش كوچكي از كل مايع در گردش را تشكيل ميدهد . دماي آن به طرف دماي سير شده آدياباتيك Tas نزديك ميشود و ثابت باقي مي ماند و بنابراين گراديان دما وجود ندارد . گاز در تماس با سطح مايع تقريبا سير شده و داراي رطوبت Hs است . -G.dY = Ky.a.dZ(Y – Yas) Ln[(Yas – Y1)/(Yas – Y2)]= Ky.a.Z/G برج هاي رطوبت افزا : Tg2 Yas Tas Y2 • Y1 Tas Tg2 Tg1 Tas Y1 14 G L Tg1

23. 5 )هوا در83 درجه C و رطوبت مطلق 0.03 و فشار اتمسفر با آب در دماي اشباع آدياباتيك مجاور ميشود . در نتيجه مخلوط مرطوب و سرد شده و به 90% اشباع مي رسد . دما و رطوبت نهايي هوا چيست ؟ 6) در يك خشك كن به هواي محتوي 0.005Kg بخار آب در هر كيلو گرم هواي خشك تا دماي 325k گرما داده ميشود و سپس هوا به سيني هاي پايين فرستاده ميشود و از سيني هاي مذكور با 60% رطوبت نسبي خارج مي گردد و دوباره تا 325K گرم و از روي سيني هاي ديگري عبور داده ميشود و دوباره با 60 % رطوبت نسبي خارج ميشود . اين عمل دوباره براي سيني هاي سوم و چهارم تكرار ميشود و هوا از خشك كن خارج ميشود . به فرض اينكه مواد روي هر سيني به دماي تر مخزن برسد و از گرماي تلف شده خشك كن صرف نظر شود تعيين نماييد : الف ) دماي مواد روي هر سيني ب ) مقدار آب گرفته شده بر حسب Kg/S در صورتيكه 5m3/s هواي مرطوب از خشك كن خارج شود ؟ ج)دمايي كه هواي ورودي بايد داشته باشد تا خشك كن در يك مرحله كار كند ؟ 1) در مخلوط بخار بنزن و گاز نيتروژن در فشار كل 800mmHg و دماي 60F فشار جزئئ بنزن برابر 100mmHg مي باشد . رطوبت بنزن را حساب كنيد . 2) مخلوطي از گاز b و بنزن در فشار اتمسفر و دماي 50Cبصورت اشباع ميباشد .رطوبت مطلق را بدست آوريد در صورتيكه گاز B نيتروژن باشد ؟ درصورتيكه دي اكسيد كربن باشد ؟ 3) براي مخلوطي از هوا و بخار آب به دماي حباب خشك 65C دماي حباب مرطوب 35C بدست آورده اند . فشار كل 1atm رطوبت هوا را محاسبه كنيد . 4)هواي نم دار 310K داراي دماي ترمخزن 300K است . اگر درفشاركل 305 KN/m2 گرماي نهان تبخير آب در 300كلوين برلبر 2440Kj/Kg باشد رطوبت هوا و رطوبت نسبي درصدي را تخمين بزنيد . چند مسئله : 15

24. 0.26Kg/m2.s است . تمام مقومت در مقابل انتقال گرما و جرم را ممكن است در فاز گاز فرض كرد و حاصلضرب Ky.a را برابر 0.24Kg/m3.s در نظر گرفت . ارتفاع مواد پركننده چقدر خواهد بود ؟ 10) يك مخزن پاششي افقي همرا ه با گردش آب را جهت مرطوب ساختن و سرد كردن آدياباتيك هوا بكار مي برند . قسمت فعال مخزن 2m2 طول و سطح مقطع آن نيز 2m2 ميباشد . هوا با شدت جريان 3.5m3/s در دماي حباب خشك 65C و رطوبت 0.017 سرد و مرطوب شده و به دماي 42C مي رسد . اگر يك مخزن پاششي ديگر راكه مطابق مخزن اول عمل ميكند به دنبال آن قرار دهيم شرايط هواي خروجي چه خواهد شد ؟ 7) در يك سيستم تهويه مطبوع 1Kg/s هواي 350K با 10درصد رطوبت نسبي با 5Kg/s هواي 300 كلوين با 30 درصد رطوبت نسبس مخلوط ميشوند رطوبت و دماي مخلوط چقدر است ؟ 8) هواي 300 كلوين با رطوبت نسبي 20% را در دو مرحله حرارت ميدهند و دربين دو مرحله آن را سير ميكنند تا به رطوبت نسبي 90 درصد برسد ، بالاخره جريان نهايي داراي دماي 320كلوين و رطوبت نسبي 20 درصد ميشود . رطوبت جريان خروجي و شرايط در انتهاي هر مرحله راتعيين كنيد ؟ 9) قرار است آب به كمك جريان نا همسوي هواي 293 كلوين با رطوبت نسبي 20 درصد از 328 كلوين تا 293كلوين خنك شود . سرعت جريان هوا 0.68m3/m2.s و سرعت جريان آب 16

25. حل : 1) ================= Pa =100 , Pb=700 mmHg Y = (100*78.05)/(700*28.08) Y = 0.398 2) ================= Pa(sat)at 50 = 275 mmHg Y1 = (275*78)/[(760-275)*28] Y1 = 1.579 Y2 = (275*78)/[(760-275)*44] Y2 = 1.005 3) ================= w at 35C = 2419300 J Y = 0.0365 Hg/Ky= 950 J/Kg Tg – Tw = (w(Ys – Y))/(hg/Kt\y) 65-35 = 2419300(0.0365-Y)/950 Y = 0.0247 11) هوا باشرايط RH:20%, T=13C را مي خواهيم به هوايي با شرايط RH:40% , T = 21C تبديل نماييم شرايط كار به چه نحو خواهد بود ؟ 12)چنانچه 1416m3/hr هواي T=60C , Rh=30% را با 850m3/hr هوا با شرايط T=32C , Tw = 21 مخلوط نماييم . مشخصات نهايي هوا چه خواهد بود ؟ 13)1000 m3/s Iهوايي كه داراي شرايط Rh=80%,T=40C مي باشد . در درجه حرارت ثابت آنقدر فشرده ميشود كه 35% آب خود را از دست بدهد . فشار نهايي چقدر است ؟ 14) درجه حرارت آب يك كولر آبي 24C است و درجه حرارت روز هوا 36C است اين كولر اگر هواي خروجي از آن 70% باشد.تا چه ميزان مي تواند هوا را خنك كند ؟ 17

26. 6 ) شرايط هواي اوليه T=325K,Y=0.005 Raw1)T = 301K , Y=0.015 ,Ts=296K Raw2)T = 308K , Y=0.022 ,Ts=301K Raw3)T = 312K , Y=0.027 , Ts=305K Raw4)T = 315K , Y=0.032 , Ts=307K پس دماي روي سيني ها 296و301و305و307 ميباشد . افزايش رطوبت : 0.032-0.005 =0.027 هواي كه سيستم را ترك مي كند داراي دماي 315كلوين و رطوبت نسبي 60% است . حجم ويژه هواي خشك :0.893 m3/kg حجم ويژه هواي سيرشده : 0.968 m3/kg Vh=0.6(0.968-0.893)+0.893 = 0.938 جرم هوايي كه از خشك كن عبور مي كند 5/0.938 =5.33 kg/s جرم هواي خشك خروجي از خشك كن x=X/(1+X) =0.32/1.32=0.031 5.33*(1-0.031)=5.16 kg/s جرم آب تبخير شده 5.16*0.027 = 0.139 kg/s ج ) هوا بايد طوري گرم شود كه دمي اشباع 307 تامين شود محل تلاقي خط 307 با رطوبت 0.005 دما 380كلوين 4 ) Psat at 300K = 3.6 KN/m2 Psat at 310K = 6.33 KN/m2 Ys = 3.6*18/[(105-3.6)*29]= 0.022 Ys – Y = (1/)(T – Tas) 0.022 – Y = (1/2440)*(310-300) Y = 0.018 Y= [P/(Pt – P)]*[Mw/Ma] 0.018 = [P/(105 – P)]*[18/29] P = 2.959 KN/m2 RH =( 2.959/6.33 )*100 = 46% 5 ) ================== خط اشباع آدياباتيك كه از اين نقطه مي گذرد داراي دما اشباع 40 درجه سلسيوس ميباشد كه همان دما آب مي باشد . در روي اين منحني 90% اشباع در دماي 41.5درجه و رطوبت مطلق 0.0485 حاصل ميشود . 18

27. 7 ) T1= 350K , RH=10,Y1=0.043 T2= 300K , RH=30,Y2=0.0065 M1Y1+M2Y2=MY Y= 0.0125 محل تلاقي خطي كه نقاط 1و2 را به هم متصل مينمايد با خط Y=0.0125 در دماي ‏‏T=309K خواهد بود . 8) =================== وقتي Y=0.014باشد هوا در 292K سير ميشود ودر 293كلوين داراي رطوبت نسبي 90% خواهد بود . خط خنك كنندگي آدياباتيك مربوط به 293 با خط رطوبت 0.0045 در دماي 318 همديگر را قطع ميكنند . پس : گرما دادن تا 318 – سير كردن تا دماي 294.5و رطوبت 0.014 و گرما دادن تا 320كلوين مراحل كار خواهد بود . 9) Hg1=(1005+1884Y1)(T-273)+Y1 Y1=0.003 , =2495kj/kg ,T=293 Hg1 = 27.685 kj/kg Vh=0.83+(0.86-0.83)*0.003=0.83 L = 0.68/0.83 = 0.819 L.Cl/G = 1.33 شيب خط تبادل از (293,27.68) خطي باشيب 1.33 رسم ميگردد تا خط T=328 را قطع كند Hg=76.5 از دماي 293 تا 328 خطوطي عمدي رسم ميكنيم و مقادير H ,H* را محاسبه و منحني 1/(H*-H) را برحسب H رسم ميكنيم و سطح زير منحني آن را حساب ميكنيم كه 0.648ميگردد . 19

28. 12)==================== Vh1=0.87+0.3(0.96-0.87)=0.897 Vh2=0.86+0.5(0.93-0.86)=0.895 M1=14160/0.897=1578Kg/hr ,Mw=74Kg M2=850/0.895 = 950Kg/hr ,Mw2=11.4Kg Y=(74+11.4)/(1578+950) = 0.033 تلاقي اين خط با خطي كه دو نقطه را بهم وصل مينمايد . RH=45 , T=45 13) ==================== Y1=0.04 , Y2 =0.65*0.04=0.026 55/(P-55)*18/29=0.026 P=1258mmHg T H H* 1/(H*-H) 293 27.7 57.7 0.033 294.5 30 65 0.0285 302 40 98 0.0172 309 50 147 0.0114 316 60 190 0.0076 323 70 265 0.0051 328 76.5 355 0.0035 Z= 0.648*(0.817/0.24) = 2.2 m 10 ) ================= Tg1 = 65 , Y = 0.017 Tas =32, Yas=0.0309 Tg2 = 42 ,Y =0.0265 Ln[(0.0309-0.017)/(0.0309-0.0265)]=Kya(2)/G Ky.a/G=0.575 با افزودن يك واحد به سيستم z = 4m ولي Tas,Kya/G ثابت مي ماند . Ln[(0.0309-.017)/{0.0309-Y2)] =0.575*4 = Y = 0.0295 , Tg2 = 34 11) =========================== حرارت دادن تا 34درجه و اشباع كردن توسط گردش آب