Chemical Engineering - Termodinamica dell'Ingegneria Chimica

Full exam

  T ERMODINAMICA DELL 'INGEGNERIA  CHIMICA    PROF . RENATO  ROTA   A PPELLO DEL  19/01/2022  PARTE OBBLIGATORIA  (RIPORTARE SU TUTTI I FOGLI IL  N UMERO PERSONA )  Come schematizzato nella figura seguente, una corrente gassosa (1) di aria umida contenente il 40% in moli di acqua a  90 [°C] viene deumidificata miscelandola con una corrente (2) liquida di acqua alla temperatura T 2=4+α [°C] (essendo �  la penultima cifra del proprio Numero persona; per esempio: Numero persona = 10462532  � L3  T 2=4+3=7 [°C]).  Dalla colonna escono una corrente (3) di aria deumidificata e una corrente (4) di acqua liquida, entrambe a 20 [°C]. Tutte  le correnti sono alla pressione di 1 [bar].    Si  chiede  di  calcolare  la  portata  della  corrente  (2)  necessaria  a  deumidificare  1  [mol/s]  di  aria  umida  approssimando  l’apparecchiatura a uno stadio di equilibio.  IPOTESI E DATI    Si consideri l’aria costituita dal 21% di ossigeno e dal 79% da azoto.   Si trascuri la solubilità di azoto e ossigeno nell’acqua e la correzione di Pynting.   Si assuma il comportamento della fase gassosa assimilabile a quello di un gas perfetto.   Si assuma la colonna adiabatica.   Si calcoli la tensione di vapore dell’acqua con la relazione:   HKC 54:2° >PKNN?; L 8,10765 F 1759,29/:6 >°%? E 235;   c P* [J/(mol K)]  c PL [J/(mol K)] ∆� ����  (P=1 [bar])  [kJ/mol] T c [°C] P c [bar] Fattore acentrico [‐] azoto  24.1190    ‐147 33.46  0.037 acqua  33.5843  75.3480  30.139 374 216.5  0.343 ossigeno  29.4204    ‐119 49.54  0.020 PARTE FACOLTATIVA  (RIPORTARE SU TUTTI I FOGLI IL  N UMERO PERSONA )  Si  ripeta  il  calcolo  senza  trascurare  la  solubilità  di  ossigeno  e  azoto  in  acqua,  assimilando  il  comportamento  della  fase  gassosa  a  quello  di  un  gas  perfetto  e  utilizzando  l’EoS  RKS  (con  le  regole  di  miscelazione  quadratiche  e  di  combinazione come media aritmetica o geometrica) per il calcolo di tutte le proprietà delle fasi liquide.  2