ESERCIZIO 3 Del sapone umido viene posto a contatto con ...ing.univaq.it/gallifuoco/FONDAMENTI...

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%W/W umidità sapone 0 2.40 3.76 4.76 6.10 7.83 9.90 12.63 15.40 19.02

PH2O in aria, mm Hg 0 9.66 19.2 28.4 37.2 46.4 55.0 63.2 71.9 79.5

ESERCIZIO 3 Del sapone umido viene posto a contatto con aria alle condizioni costanti di 75°C ed 1 atm. La distribuzione all’equilibrio dell’umidità è:

%W/W umidità sapone 0 2.40 3.76 4.76 6.10 7.83 9.90 12.63 15.40 19.02

PH2O in aria, mm Hg 0 9.66 19.2 28.4 37.2 46.4 55.0 63.2 71.9 79.5

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.250.00

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

Y,

kg

H2O/k

garia

X, kgH

2O/kg

S

T = 75 °C; PTOT = 1 atm

% W/W umidità sapone 0 2.40 3.76 4.76 6.10 7.83 9.90 12.63 15.40 19.02

PH2O in aria, mm Hg 0 9.66 19.2 28.4 37.2 46.4 55.0 63.2 71.9 79.5

XUM-1

UM

M

M

MM

M

100

ww%UM

S

OH

SOH

OH 2

2

2

OHTOT

OH

aria

OH

OHTOT

OH

TOT

OH

TOT

OH

aria

OH

ariaOH

OH

TOT

OH

OH

2

22

2

2

2

2

2

2

22

2

pp

p

PM

PM Y

pp

p

p

p-1

p

p

n

n

nn

n

p

py

a) 10 kg di sapone umido al 16.7% sono posti in un recipiente con 10 m3 di aria di umidità iniziale 12 mm Hg. Quando il sapone raggiunge l’umidità del 13.0%, l’aria viene rimpiazzata con altra delle stesse condizioni iniziali e si attende l’equilibrio. Quale sarà l’umidità residua del sapone?

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.250.00

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

Y,

kg

H2O/k

garia

X, kgH

2O/kg

S

0.20

0.1671

0.167

AX

0.010

12760

12

28.8

18

Ay

A

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.250.00

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

Y,

kg

H2O/k

garia

X, kgH

2O/kg

S

8.33kg0.167110MS 9.93kg28.8

760

12760

0.082x348

1x10MG

A

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.250.00

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

Y,

kg

H2O/k

garia

X, kgH

2O/kg

S

-0.839

GM

SM

XA

XMA

YYM SG

A

AY

AX

GM

SM

X

GM

SM

Y

B

C

D

b) Si vuole essiccare il sapone dal 16.7% al 4% in un processo continuo in controcorrente con aria di umidità 12 mm Hg. Qual è la portata d’aria minima richiesta per trattare 1 kg/h di sapone?

S1 , 16.7%

X1 = 0.20 S2 , 4%

X2 = 0.042

G2 , 12 mmHg

Y2 = 0.010

G2 , ?

Y2 = ?

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.250.00

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

Y,

kg

H2O/k

garia

X, kgH

2O/kg

S

2

YYM2

XXM GS

2

2X

GM

SM

2YX

GM

SM

Y

1’’

1’

1’’’

1min

(0.042, 0.010)

(0.20, 0.068)

C) Se si impiega una portata maggiore del 30% rispetto al valore di b), quale sarà l’umidità dell’aria in uscita dall’impianto? A quanti stadi di equilibrio sarà equivalente il processo?

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.250.00

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

Y,

kg

H2O/k

garia

X, kgH

2O/kg

S

0.367

0.0420.20

0.0100.068

GM

SM

2

1

1min

(0.042, 0.010)

(0.20, 0.068)

(0.20, 0.055)

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.250.00

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

Y,

kg

H2O/k

garia

X, kgH

2O/kg

S

2

1

(0.042, 0.010)

(0.20, 0.055) (0.135, 0.055)

(0.135, 0.036)

(0.07, 0.036)

(0.07, 0.018) (0.040, 0.018)

1

3

2

ESERCIZIO 4 The partial pressure of ammonia (A) in air–ammonia mixtures in equilibrium with their aqueous solutions at 20 °C is given in the above table. Using these data, and neglecting the vapor pressure of water and the solubility of air in water, construct an equilibrium diagram at 101 kPa using mole ratios YA (mol NH3/mol air) and XA (mol NH3/mol H2O as coordinates. Henceforth, the subscript A is dropped. If 10 mol of gas of Y = 0.3 are contacted with 10 mol of solution of X = 0.1, what are the compositions of the resulting phases?

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.300.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50

Y, m

ol N

H3/m

ol a

ir

X, molNH3

/molH2O

Using these data, and neglecting the vapor pressure of water and the solubility of air in water, construct an equilibrium diagram at 101 kPa using mole ratios YA (mol NH3/mol air) and XA (mol NH3/mol H2O as coordinates.

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.300.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50

Y, m

ol N

H3/m

ol a

ir

X, molNH3

/molH2O

If 10 mol of gas of Y = 0.3 are contacted with 10 mol of solution of X = 0.1, what are the compositions of the resulting phases?

A

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.300.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50

Y, m

ol N

H3/m

ol a

ir

X, molNH3

/molH2O

A

1

10

10-

Gn

Ln

0Y

0X

Gn

Ln

X

Gn

Ln

Y

B

(0.1, 0.30)

(0.18, 0.225)