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小木蟲論壇-學術科研互動平臺 » 化學化工區(qū) » 工藝技術 » 工藝設計 » 求助工藝設計上的一個問題
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求助工藝設計上的一個問題
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請問下，用一瓶瓶裝氮氣向一個50L的反應釜內充滿氮氣，氮氣瓶出口壓力設定在1mpa，管道直徑為1cm，將反應釜內的空氣排干凈需要多長時間？空氣排干凈后將反應釜壓力升至0.3mpa需要多長時間？煩請另外告知計算方法。 另外請問下氮氣隨溫度升高體積的變化？ |
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1）：qm,in-qm,out=dm/dt ①求qm,in：首先假設反應釜維持常壓，氮氣瓶出口壓力設定在1mpa，依據伯努利方程，△P/ρ=hf，hf=λ*(l/d)*(u^2/2),當然這其中關鍵的是λ，我覺得應該處于阻力平方區(qū)（先假設λ算出流速，然后通過流速計算雷諾數Re，然后驗證λ）�？梢缘玫搅魉賣，然后qm,in=u*A*ρ(N2). ②qm,out:從你的題目可以知道u(out)=u(in)，ρ(out)=ρ(N2)*x(N2)+ρ(O2)*x(O2), qm,out=u(out)*A*ρ(out)。其中x(O2)=1-x(N2)。 ③dm/dt：m=V*ρ(out)。dm/dt=V*[ρ(N2-ρ(O2)]*{d[x(N2)]/dt}； 三式聯(lián)立dt=V*[ρ(N2-ρ(O2)]/u*A*ρ(N2)-u(out)*A*{ρ(O2)+[ρ(N2-ρ(O2)]*x(N2)}*d[x(N2)].帶入你需要的最后的氮氣濃度、積分就是時間。 2）計算時間需要應用質量守恒定律： ①qm,in=dm/dt，（參看化工原理質量守恒與連續(xù)性方程。其中qm,in=ρ*A*u（A為截面積）。那么dm/dt怎么計算了？ ②假設氣體滿足理想狀態(tài)方程PV=nRT(當然其他的方程也適合），m=M(摩爾質量）*PV/RT。dm/dt=d（PVM/RT)/dt（其中P是變量，其他的為固定值） ③，①中的計算可得出u=sqrt[2*△P*d/(ρ*λ*l)]，其中△P=1MPa-P（p為罐子2里面的瞬時壓力）將u=sqrt[2*△P*d/(ρ*λ*l)]、dm/dt=d（PVM/RT)/dt帶入qm,in=dm/dt可以得到dt=VM/{ρ*Ap*RT*sqrt[2*d/(ρ*λ*l)]}*[dP/sqrt(1MPa-P)]，積分就是您的時間。 希望對你有幫助。 |
21樓2012-03-22 16:11:05
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