Συστήματα Βιομηχανικών Διεργασιών 6ο εξάμηνο

Transcript

1 Συστήματα Βιομηχανικών Διεργασιών 6ο εξάμηνο Μέρος 1 ο : Εισαγωγικά (διαστ., πυκν., θερμ., πίεση, κτλ.) Μέρος 2 ο : Ισοζύγια μάζας Μέρος 3 ο : 7 ο μάθημα

2 Εκτός ύλης ΔΠΘ-ΜΠΔ Συστήματα Βιομηχανικών Διεργασιών 2

3 Πρόβλεψη των φυσικών ιδιοτήτων (πίεση, όγκος θερμοκρασία, κτλ.) καθαρών συστατικών και μιγμάτων. Εξοικείωση με την πρόβλεψη φυσικών ιδιοτήτων, αφού οι τιμές τους αποτελούν τη βάση για το σχεδιασμό, τη λειτουργία και την αντιμετώπιση προβλημάτων. Ιδιότητες ρευστών & στερεών απαραίτητες για σχεδιασμό διεργασιών και λήψη αποφάσεων, π.χ. υπολογισμός όγκου δοχείου που απαιτείται για μια διεργασία (απαιτείται η γνώση του ειδικού όγκου σαν συνάρτηση της θερμοκρασίας ή/και πίεσης) Αξιόπιστα πειραματικά δεδομένα δεν υπάρχουν για όλες τις καθαρές ενώσεις ή μίγματα και άρα οι ιδιότητές τους πρέπει να υπολογιστούν (εμπειρικά ή θεωρητικά) Αλλαγές φάσεων σε διεργασίες (εξάτμιση, συμπύκνωση, τάση ατμών, κορεσμός, υγρασία) Ισοζύγια μάζας για αέρια, ατμούς, κτλ. ΔΠΘ-ΜΠΔ Συστήματα Βιομηχανικών Διεργασιών 3

4 Πηγές πληροφοριών για τις φυσικές ιδιότητες Πειραματικά δεδομένα Πίνακες Γραφικές παραστάσεις Εξισώσεις ΔΠΘ-ΜΠΔ Συστήματα Βιομηχανικών Διεργασιών 4

5 ΔΠΘ-ΜΠΔ Συστήματα Βιομηχανικών Διεργασιών 5

6 Χημεία αερόσακκου ΔΠΘ-ΜΠΔ Συστήματα Βιομηχανικών Διεργασιών 6

7 Παραγωγή O 2 για συνθήκες έκτακτης ανάγκης σε αεροπορικά ταξίδια ΔΠΘ-ΜΠΔ Συστήματα Βιομηχανικών Διεργασιών 7

8 Διύληση Πετρελαίου ΔΠΘ-ΜΠΔ Συστήματα Βιομηχανικών Διεργασιών 8

9 ΔΠΘ-ΜΠΔ Συστήματα Βιομηχανικών Διεργασιών 9

10 ΔΠΘ-ΜΠΔ Συστήματα Βιομηχανικών Διεργασιών 10

11 Συνθήκες για συμπεριφορά ιδανικού αερίου Οι διαστάσεις των μορίων πολύ μικρές Η πυκνότητα των αερίων μικρή (όγκος μορίου << όγκο αερίου) Αδιάκοπη κίνηση μορίων Συγκρούσεις μορίων είναι απολύτως ελαστικές Όχι αλληλοεπίδραση μορίων, ηενέργειάτουςμόνοκινητική Τα αέρια σε χαμηλή πίεση ή/και σε υψηλή θερμοκρασία ικανοποιούν αυτές τις προϋποθέσεις. Αντίθετα, τα στερεά, τα υγρά και τα αέρια σε μεγάλες πυκνότητες (δηλ. σε υψηλή πίεση ή/και χαμηλή θερμοκρασία) δεν τις ικανοποιούν. ΔΠΘ-ΜΠΔ Συστήματα Βιομηχανικών Διεργασιών 11

12 PV=nRT ή PṼ=RT Για σταθερό ειδικό όγκο, P=(σταθ.)T, νόμος Avogado PṼ=σταθερό, (δηλ. υπερβολή), νόμος Boyle Σχήμα. Παρουσίαση του νόμου των ιδανικών αερίων σε 3 διαστάσεις σαν επιφάνεια. Για σταθερή P, Ṽ=(σταθερά)T, νόμος Charles ΔΠΘ-ΜΠΔ Συστήματα Βιομηχανικών Διεργασιών 12

13 Σχήμα. Νόμος του Boyle (P V = constant) Σχήμα. Νόμος του Charles (V = constant T) Σχήμα. Νόμος του Avogadro (V/n = constant σε σταθερές Τ και P) ΔΠΘ-ΜΠΔ Συστήματα Βιομηχανικών Διεργασιών 13

14 Συνηθισμένες κανονικές συνθήκες για ιδανικό αέριο ΔΠΘ-ΜΠΔ Συστήματα Βιομηχανικών Διεργασιών 14

15 Πίνακας. Διάφορες τιμές θερμοδυναμικών μεταβλητών για ιδανικά αέρια. ΔΠΘ-ΜΠΔ Συστήματα Βιομηχανικών Διεργασιών 15

16 Άσκηση Δείξτε το ύψος του μετακινούμενου πιστονιού στις περιπτώσεις α και β. ΔΠΘ-ΜΠΔ Συστήματα Βιομηχανικών Διεργασιών 16

17 PV=nRT ΔΠΘ-ΜΠΔ Συστήματα Βιομηχανικών Διεργασιών 17

18 ΔΠΘ-ΜΠΔ Συστήματα Βιομηχανικών Διεργασιών 18

19 ΔΠΘ-ΜΠΔ Συστήματα Βιομηχανικών Διεργασιών 19

20 ΔΠΘ-ΜΠΔ Συστήματα Βιομηχανικών Διεργασιών 20

21 ΔΠΘ-ΜΠΔ Συστήματα Βιομηχανικών Διεργασιών 21

22 ΔΠΘ-ΜΠΔ Συστήματα Βιομηχανικών Διεργασιών 22

23 Ειδικό βάρος αερίου ΔΠΘ-ΜΠΔ Συστήματα Βιομηχανικών Διεργασιών 23

24 Ειδικό βάρος αερίου ΔΠΘ-ΜΠΔ Συστήματα Βιομηχανικών Διεργασιών 24

25 Ειδικό βάρος αερίου ΔΠΘ-ΜΠΔ Συστήματα Βιομηχανικών Διεργασιών 25

26 Προβλήματα για συζήτηση ΔΠΘ-ΜΠΔ Συστήματα Βιομηχανικών Διεργασιών 26

27 Επιδράσεις της τοπικής κυκλοφορίας του αέρα Σχήμα. Σχηματική ανάπτυξη μιας απόγειας θαλάσσιας αύρας. ΔΠΘ-ΜΠΔ Συστήματα Βιομηχανικών Διεργασιών 27

28 Μίγματα ιδανικών αερίων και μερική πίεση Νόμος Dalton ΔΠΘ-ΜΠΔ Συστήματα Βιομηχανικών Διεργασιών 28

29 Μίγματα ιδανικών αερίων και μερική πίεση ΔΠΘ-ΜΠΔ Συστήματα Βιομηχανικών Διεργασιών 29

30 ΔΠΘ-ΜΠΔ Συστήματα Βιομηχανικών Διεργασιών 30

31 Μίγματα ιδανικών αερίων και μερική πίεση # * # # # * Ποια είναι η μερική πίεση του κάθε αερίου 1. *, 2. #, 3. αν η ολική πίεση μέσα στο δοχείο είναι 600 mm Hg. ΔΠΘ-ΜΠΔ Συστήματα Βιομηχανικών Διεργασιών 31

32 ΔΠΘ-ΜΠΔ Συστήματα Βιομηχανικών Διεργασιών 32

33 ΔΠΘ-ΜΠΔ Συστήματα Βιομηχανικών Διεργασιών 33

34 ΔΠΘ-ΜΠΔ Συστήματα Βιομηχανικών Διεργασιών 34