Ingegneria di Processo, modulo 1, teoria e esercizi completo, Minelli

Minelli Esercizi Composizioni

1. a) \(p = 1 \text{atm}\ \ \ T = 20°C = 293,15\ K\ \ \ \ \ PM_N = 16\ \ \ \ \ PM_{N_2} = 28\)

   \[\bar{V} = \frac{1}{\rho^0} = \frac{1}{PM \cdot \frac{P}{RT}} = 0,43 \ m^3/kg\]

   b) \( p = 40 \text{atm}\ \ \ \ T = -100°C = 173,15K\)

   \[\bar{V} = 1,3 \times 10^{-2} \ m^3/kg\]

2. \(PM_{C_3H_8} = 60\ g/mol = 6 \times 10^{-2} \ kg/mol\)

   \(V = 20 \ m^3\ \ \ \ \ \ T = 20°C = 293,15\ K\ \ \ \ \ \ \rho = 0,7854\ g/cm^3\)

   \(\rho = 7,8 \times 10^2 \ kg/m^3\)

   \(m= V \cdot \rho = 15,6 \times 10^3 \ kg\)

   \(m = \frac{15,6 \times 10^3}{6 \times 10^{-2}} = 2,6 \times 10^5 \ mol = 2,6 \times 10^2 \ kmol = 260 \ kmol\)

3. a) \(T = 127°C = 400,15\ K\ \ \ \ P = 1 \text{bar} \approx \frac{1}{4} \text{atm}\ \ \ \ \ PM_{O_2} = 32\ g/mol\)

   \[\rho = \frac{PM \cdot P}{RT} = 3,89 \ kg/m^3\]

   b) \(m = 80\ g\ \ \ PM_{O_2} = 32\ g/mol\ \ \ \ \ V = 100\ L = 0,1\ m^3\ \ \ \ \ P = 400\text{mmHg} = 0,53\ \text{atm}\)

   \(\rho = \frac{m}{V} = 0,80\)

   \[T = \frac{PM \cdot P}{R \cdot \rho}= 234,75\ K = -38,4°C\]

4. \begin{array}{cccccc} \text{CO} & \text{CO}_2 & \text{H}_2 & \text{N}_2 & \text{O}_2 & \text{CH}_4 \\ x_{vol} & 42,0 & 3,0 & 49,9 & 3,8 & 0,5 & 0,5 \\ \dot{m} & 1,91 & 0,13 & 2,23 & 0,15 & 0,02 & 0,02 \\ m & 53,68 & 5,92 & 4,66 & 3,60 & 0,64 & 0,132 & \left| 168,22 \right| \\ x_W & 78,6 & 8,4 & 6,5 & 5,3 & 0,01 & 0,005 \\ \end{array} \)\( \ \ (p = 1 \text{atm})\ \ \ (T = 273,15 \ K)\)

MINELLI ESERCIZI COMPOSIZIONI

1. a) _p = 2 atm _T = 20°c = 293,15 K _PMN2 = 16 _PMH2 = 28

   V = ¹/_ρ = ¹/_{PM ⋅^P/RT} = 0,43 m³/kg

   b) _p = 40 atm _T = −100°c = 173,15 K

   V = 1,3 × 10⁻² m³/kg

2. PM _C3H8 = 60 g/mol = 6 x 10⁻² kg/mol

   V = 20 m³ _T = 20°c = 293,15 K

   ρ = 0,7854 g/cm³ = 7,8 × 10² kg/m³

   m = V ⋅ ρ = 1,5 i × 10³ kg

   m = ^{1,5 i × 103}/_{6 × 10⁻²} = 2,6 x 10⁵ mol = 2,6 x 10² kmol = 260 kmol

3. a) _T = 127°c = 400,15 K _P = 4 bar ≃ 4 atm _PMO2 = 32 g/mol

   ρ = ^PM/_RT ^P = 3,89 kg/m₃

   b) m = 88 g _PMO2 = 32 g/mol V = 100 L = 0,1 m³

   P = 400 mm Hg = 0.53 atm

   ρ = ^m/_V = 0.88

   T = ^{PM ⋅ P}/_{R ⋅ ρ} = 234,75 K = −38,4°c

4. • CO
   • CO₂
   • H₂
   • N₂
   • O₂
   • CH₄

   χ_vol 42,8 7,0 49,9 8,3 0,5 0,5

   n̄ 1,91 0,13 2,23 0,15 0,02 0,02

   m 53,68 5,42 4,66 3,60 0,64 0,132 | 68,22

   χ_W 78,4 8,4 6,5 5,3 0,01 0,005

   (_p = 1 atm _T = 273,15 K)

Minelli Bilancio di Materia in Sistemi Non Reagenti

1. m₀ = 10000 kg

   ṁ_H2O = 200 kg/s

   ṁ_out = 200 t kg/s

   1. m(t) = 10000 + 200 - 200t

      0 = 10200 - 200t

      200t = 10200 t = 51 h

   2. m(1)2 = 0,3 · 200 t m(5A)2 = 3060 kg

      m(1)3 = 0,7 · 200 t m(5A)3 = 7140 kg

2. S = 4 m² h = 4,5 m

   1. ṁ₀ = 100 L = 0,1 m³ => h₀ = 0,025 m

      ṁ_in = 2,5 L/s = 2,5 x 10^-3 m³/s => v_in = 0,625 x 10^-3 m/s

      ṁ_out = 4,5 L/s = 4,5 x 10^-3 m³/s => v_out = 1,125 x 10^-3 m/s

      h(t) = 0,025 + 0,625 x 10^-3 t = 0,375 x 10^-3 t

      0,025 + 0,25 x 10^-3 t

   2. h = 0,025 + 0,25 x 10^-3 t t = 5900 s = 98,3 min = 1,63 h

3. ṁ_in = 200 kg/h w_{1 met} = 40%

   ṁ