دورات هندسية

 

 

تنقية الغازات بالتبريد

النتائج 1 إلى 2 من 2
  1. [1]
    د عبد الرؤوف الشيخ
    د عبد الرؤوف الشيخ غير متواجد حالياً

    عضو

    تاريخ التسجيل: Dec 2005
    المشاركات: 26
    Thumbs Up
    Received: 0
    Given: 0

    تنقية الغازات بالتبريد

    تنقية الغازات بالتبريد
    يوجد عدة طرق تستخدم لتنقية الغازات من الشوائب ، ولكن ثلاث طرق منها تعتبر الأكثر تطبيقاً وهي التنقية بالتبريد والتنقية بالإدمصاص والتنقية الكيميائية وسنناقش الآن موضوع التنقية بالتبريد.
    1- التنقية بالتبريد
    إن من الطرق البسيطة المستخدمة في تنقية الغازات تبريد الشوائب في الهواء مثل بخار الماء أو ثاني أكسيد الكربون إلى درجة حرارة منخفضة بحيث تكون كافية لتكثيف أو تجميد هذه الشوائب وبالتالي يتم فصلها بسهولة بواسطة فاصل رطوبة مثلاً ويتم الحساب كما يلي : إن عدد الجزيئات لمادة في خليط غاز يتناسب مع الضغط الجزئي لهذه المادة إلى الضغط الكلي للخليط وذلك باعتبار أن الغاز يسلك سلوكاً مثالياً .
    (na/nm)=(pa/pm)=ca …………1
    حيث na عدد جزيئات الشوائب
    nm عدد جزيئات الخليط الكلية
    pa الضغط الجزئي للغاز الشائب
    pm ضغط الخليط
    ca نسبة جزيئات الشائب إلى الخليط
    وإذا كثفنا الشائب أو جمدناه في الخليط . فإن الضغط الجزئي لهذا الشائب في الخليط يجب أن يكون ضغط الإشباع لهذا المركب عند نفس درجة الحرارة . وتتخلص إذن المسألة الآن في تعيين ضغط الإشباع لمادة نقية عند درجة حرارة.ما وهذا ممكن باستخدام معادلة كلاوسيوس كلاييرون .
    (dT/dp)]sat=(Vg-Vf)/ (Sg-Sf)=T(Vg-Vf)/hfg .............2
    حيث Vg الحجم النوعي للبخار المشبع Vf الحجم النوعي للسائل المشبع
    Sg إنتروبية الغاز المشبع Sf إنتروبية السائل المشبع
    hfg الحرارة اللازمة للتبخير عند درجة الغليان
    ولكن لكثير من المواد وعند ضغط أقل بكثير من الضغط الحرج فإن الحجم النوعي للبخار أكبر بكثير من الحجم النوعي للسائل. مثلاً عند الدرجة 27 C فإن الحـجم النوعـي لبخار الماء Vg = 40 kg/m3 بينما الحجم النوعي للماء Vg = 10 kg/m3 . فإذا كنا لسنا قريبين جداً من النقطة الحرجة فإنه يمكن إهمال Vf بالمقارنة مع Vg وذلك في المعادلة السابقة .وعندما يكون ضغط الغاز أقل بكثير من الضغط الحرج يمكن حساب حرارة التبخر بالمعادلة الخطية التالية :
    hfg=A+BT ............ 3
    حيث A و B ثابتان يعتمدان على نوع المادة . وبما أن البخار في الضغوط المنخفضة يمكن اعتبار سلوكه كسلوك الغازات المثالية إذن يمكن كتابة معادلة الغازات المثالية كما يلي :
    Vg=(RT/p)…………4
    وبتعويض المعادلتين (3 و 4 ) في المعادلة 2 بعد إهمال Vf ينتج :
    .
    مع مكاملة الطرفين ينتج
    (dT/dp)]sat=T(RT/p)/(A+BT)=RT2/p( A+BT )………5
    dp/p= (A+BT)dT/T2+(B/R)dT/T ....6
    ln (p)=C1 –( C2/T)-C3 ln(T) ...... 7
    حيث C1 و C2 و C3 ثوابت تعتمد على نوع المادة .وقيم هذه الشوائب لمجموعة من المواد معطاة في الجدول (1) .إذن لتعيين كمية الشوائب في خليط بعد التنقية بالتبريد ، نحتاج فقط لتعيين ضغط البخار للشوائب في الخليط ومن ثم ننسبه إلى ضغط الخليط حسب المعادلة 1 ويمكن كتابة المعادلة 7 كما يلي :
    P = T-C3.exp(C1-C2/T). ……….8حيث p ضغط جوي و T درجة Rرانكين
    وفي حالة أن p بـ MPa و T بدرجة كلفن يمكن كتابة المعادلة كما يلي :
    P = (1/10.13)(1.8T)-C3.exp(C1-C2/1.8T)…………9


    المــادة C3 -------C2 --------C1 ------------Substance
    أستلين 0.0 ------3571.573 --------10.5495---------Acetylene
    هواء 0.0 --------1394.012-----------9.4726------------Air
    النشادر 1.8163--------7418.929---------28.9176----------Ammonia
    غاز ثاني أو كسيد الكربون---5.63414----5695.018---49.7946--Carbon dioxide
    أول أو كسيد الكربون----10.2170----2352.841----55.6801----Carbon monoxide
    إيتان----3.56669----4427.620--------34.0188-------------------Ethane
    ميتان-------2.68107---------2352.451------25.9064------------------Methane
    آزوت---------0.0--------486.00------3.4917------------Nitrogen
    أوكسجين------0.0-------594.72-----------3.6631-------Oxygen
    بروبان-------4.22777--------5925.726------39.7262--------Propane
    ماء بدرجة 0C <-----4.69552------12056.337----48.5109 Water above 0 C
    ماء بدرجة 0  C > 0.0------11053.0---------17.314----------Water below 0 C
    جدول 1
    مسألة:هواء مشبع ببخار الماء يدخل إلى مبرد للتنقية عند الدرجة 27C وضغط0.2 MPa. تم تبريد الخليط إلى -51 C عند ضغط ثابت. احسب نقاوة الهواء الخارج من جهاز التنقية وكمية الماء المفصولة عن الهواء في واحدة الكتلة للهواء الجاف المار من جهاز التنقية.
    الحل : عند الدرجة 27 C فإن ضغط بخار المار المشبع 0.003436 MPa وهو الضغط الجزئي لبخار الماء في الهواء المشبع . وقد تم حسابه من المعادلة السابقة كما يلي :
    حيث درجة الحرارة أكبر من الصفر فإن قيمة الشوائب تؤخذ من الجدول1
    C1= 48.5109, C2= 12056.357, C3= 4.69552
    P = (1/10.13)(1.8T)-C3.exp(C1-C2/1.8T).T=300k0

    P=0.003436 Mpa.
    وتكون كمية الشوائب ( أي بخار الماء ) في الهواء الداخل إلى جهاز التنقية حسب المعادلة 1 .
    Ca1=0.01718وعند الدرجة -51 C فإن قيم الشوائب لبخار الماء من الجدول1 كما يلي :

    ومن المعادلة السابقة نفسها حيث T=222 K
    Ca2= 0.16x10-4
    وبمقارنة Ca2 , Ca1 نجد أنه قبل التنقية كانت نسبة بخار الماء إلى الهواء 1.7% بينما نقصت هذه الكمية إلى 0.0016% . وبذلك تكون كمية بخار الماء الذي تم التخلص منها حوالي 99.9% من الكمية الكلية .
    يمكن إضافة التحذير التالي عند استخدام المعادلات السابقة بوجود الضغط العالي وهو أن الغاز الشائب سوف لن يسلك سلوك الغاز المثالي وذلك بسبب إنضغاط الجزيئات بفعل الضغط العالي وبالتالي فإن الغاز الأساسي سوف يؤثر بقوى متبادلـة على جزيئات الغاز الشائب، وهذا كاف للدلالة على أن المعادلات السابقة حسب الافتراض الذي اشتقت على أساسه غير صالحة في هذه الحالة.
    أن المعادلات السابقة حسب الافتراض الذي اشتقت على أساسه غير صالحة في هذه الحالة.
    ملاحظة لتصحيح بعض المعادلات رجاء الدخول إلى الموقع التالي:
    http://www.geocities.com/dr_alsheikh/dr_alsheikh.html

  2. [2]
    صديق القمر
    صديق القمر غير متواجد حالياً
    عضو فعال


    تاريخ التسجيل: May 2008
    المشاركات: 104
    Thumbs Up
    Received: 0
    Given: 0
    مشكووووووووووووووررر

    0 Not allowed!



  
الكلمات الدلالية لهذا الموضوع

عرض سحابة الكلمة الدلالية

RSS RSS 2.0 XML MAP HTML