67
واحد ات ي ل م ع2

عمليات واحد

Embed Size (px)

DESCRIPTION

عمليات واحد. 2. عمليات انتقال جرم. بسياري از عمليات مهندسي شيمي با مسئله تغيير غلظت در محلول ها و مخلوط ها سروكار دارند . اين تغييرات الزاما توسط واكنش هاي شيميايي صورت نمي گيرد . اين عمليات بيشتر به جداسازي مخلوط ها به سازنده هاي آنها مربوط مي گردد. - PowerPoint PPT Presentation

Citation preview

Page 1: عمليات  واحد

عمليات واحد2

Page 2: عمليات  واحد

عمليات انتقال جرم

بس�ياري از عملي�ات مهندس�ي ش�يمي ب�ا

مس��ئله تغي��ير غلظت در محل��ول ه��ا و

مخلوط ها سروكار دارند .

اين تغي�يرات الزام�ا توس�ط واكنش ه�اي

شيميايي صورت نمي گيرد .

اين عملي���ات بيش���تر ب���ه جداس���ازي

مخل�وط ه�ا ب�ه س�ازنده ه�اي آنه�ا مرب�وط

مي گردد .

Page 3: عمليات  واحد

ك ي ي� غالب�ا“ قس�مت اعظم هزين�ه ه�ازي مي داس�ا د ص�رف ع�ملي�ات ج ف�راين�

دد . گر ل ه انتق�ا رم بوس�يل ل ج� عملي�ات انتق�ا

اس در �مق�ي� گ�ر � دي ل � داخ� ه � ه �ب� د� ك م�ا ي�د� . كول�ي مشخص �ميشون مول

دو ز ك ا رم هيچ ي� ل ج� ا ات انتق� در عملي�ز ك ج� ا ي� ا�وي� تن�ه� دل� ح� ع�ا� ل �ت ا در �ح� ز � ا ف�

د . د بو نخواه

غالب�ا“ قس�مت اعظم هزين�ه ه�اي ي�كف�راين�د ص�رف ع�ملي�ات جداس�ازي مي

گردد . عملي�ات انتق�ال ج�رم بوس�يله انتق�ال

ي��ك م��اد�ه �ب��ه �داخ��ل �ديگ��ر �در �مق�ي��اس مولكول�ي مشخص �ميشوند� .

در عملي�ات انتق�ال ج�رم هيچ ي�ك از دوف�از �در �ح�ال �تع�ا�دل� ح�ا�وي� تن�ه�ا ي�ك ج�ز

نخواهد بود .

Page 4: عمليات  واحد

وق�تي دو ف�از بايك�ديگر تم�اس پي�دا ميكنن�د ، بالفاص�له ب�ه تع�ادل نمي رس�ند . سيس�تم ب�ه م�رور زم�ان در اث�ر نف�وذ س�ازنده ه�ا از ي�ك ف�از ب�ه ف�از ديگ�ر ب�ه تع�ادل نزدي�ك ميش�وند . ل�ذا جداس�ازي

هرگز كامل نخواهد بود . – وج��ود س��ه ف��از مختل��ف يع��ني گ��از

م�ايع – جام�د امك�ان مج�اور ش�دن دو ص�ورت ف�راهم 6ف�از ب�ا يك�ديگر را در

:ميسازد

گاز – گاز : (1 ب�ه ج�ز در م�وارد اس�تثنايي تم�ام گازه�ا

در اين ح���الت ب���ا يك���ديگر مخل���وط ميش��وند و ل��ذا فراين��د امك��ان پ��ذير

نيست .

Page 5: عمليات  واحد

:گاز مايع ( 2: تقطيراگ�ر كلي�ه س�ازنده ه�اي ي�ك سيس�تم در ح�ال

تع�ادل بين دو ف�از توزي�ع ش�وند عم�ل را تقط�ير گوين�د . در تقط�ير ف�از گ�از در اث�ر

حرارت دادن فاز مايع توليد ميشود . جذب گازGas Absorption

اگ�ر ه�ر دو ف�از محل�ول ب�وده و ي�ك س�ازنده بين دو ف�از توزي�ع گ�ردد . چنانچ�ه انتق�ال از گ��از ب��ه م��ايع باش��د ج��ذب گ��از و در ص�ورت انتق�ال از م�ايع ب�ه گ�از دف�ع گ�از

Stripping. گويند

Page 6: عمليات  واحد

Humidificationرطوبت دادن

اگ�ر ف�از م�ايع فق�ط از ي�ك ج�زء تش�كيل ش�ده باش��د ولي ف��از گ��از دو ي��ا چن��د س��ازنده اي

باشد عمل را رطوبت دادن گويند .

Page 7: عمليات  واحد

گاز جامد : ( 3

تصعيد جزء به جزءFractional Sublimation

اگ�ر ي�ك مخل�وط متش�كل از چن�د س�ازنده

بط�ور نس�بي تبخ�ير ش�ود ، ب�دون آنك�ه

ف�از م�ايعي پدي�د آي�د ، بخ�ارات حاص�له و

جام��د ب��اقي مان��ده هري��ك ح��اوي كلي��ه

س�ازنده ه�ا ام�ا ب�ا غلظت ه�اي متف�اوت

خواهد بود .

Page 8: عمليات  واحد

خشك كردنDrying

اگ�ر جام�د از ي�ك م�ايع ف�رار مرط�وب ش�ده باش�د و

در مج�اورت گ�از خش�ك ق�رار بگ�يرد ، رط�وبت

موج�ود در آن خ�ارج ش�ده و ب�درون گ�از نف�وذ

مي نماي��د . اين عم��ل را خش��ك ك��ردن و ي��ا

گويند . Desorptionگاهي دفع جذب سطحيAdsorption

اگر نفوذ از فاز گاز به جامد صورت گيرد اين

عمل را جذب سطحي گويند .

Page 9: عمليات  واحد

:مايع – مايع ( 4

استخراج مايع Extraction

عمليات جداسازي كه در آنها دو فاز نامحلول مايع

بايكديگر تماس داده ميشوند تا يك جزء بين آنها انتقال

يابند

Page 10: عمليات  واحد

مايع – جامد : ( 5 Fractional تبل��������ور ج��������ز ب��������ه ج��������ز

Crystallization وق�تي كلي�ه س�ازنده ه�ا درد�و ف�از �ن�امح�لول در� تم�اس �بايكديگ�ذ ق�رار

ب�گيرند عمل� را� �تبلور جز�ب�ه جز �نام�ند .

Leaching استخراج با حاللجداسازي انتخابي يك سازنده از يك مخلوط جامد توسط يك حالل

مايع استخراج با حالل ناميده .ميشود

Page 11: عمليات  واحد

Adsorption جذب سطحي

نفوذ از مايع به سطح جامد را جذب سطحي

گويند .

: جامد – جامد ( 6بدليل سرعت پايين انجام نمي

. شود

Page 12: عمليات  واحد

جداسازي فازها با استفاده از غشا

نقش غش��ا ه��ا جلوگ��يري از مخل��وط ش��دن دو ف��از محل��ول در يك��ديگر

.استعب�ور س�ازنده ه�ا ب�ا ش�دت : گاز – گ�از

گون�اگون بس�ته ب�ه ج�رم مولك�ولي از غشا

عب���ور از غش���ائي ك���ه : گاز � م���ايعتوان�ايي ح�ل ك�ردن ي�ك ج�ز محل�ول را

دارد .ج�دا س�ازي از حالل م�ايع : مايع – م�ايع

و غش�ائئ ك�ه بتوان�د فق�ط بلوره�اي ح��ل ش��ده در حالل ف��وق را از خ��ود عب�ور ده�د (دي�اليز( جداس�ازي حالل

از محلول (اسمز(

Page 13: عمليات  واحد

عمليات مستقيم و غير مستقيم

در عملي�ات مس�تقيم در اث�ر اف�زايش ي�ا ك�اهش

ح�ر�ارت دو� ف�ا�ز از �ي�ك ف�از اولي�ه بدس�ت مي

آ�يند .ما�نند� تقطير �و....�

در عملي�ات غ�ير مس�تقيم ي�ك جس�م خ�ارجي ب�ه

سي�س�تم� اف�زود�ه ميش�ود . مانن�د ج�ذب گ�از و...

Page 14: عمليات  واحد

اصول طراحي

در طراحي هر واحد مربوط به انتقال عامل اصلي مي بايست ر جرم چها

:تعيين گردد كه عبارتند از

تعداد مراحل ايده آلزمان الزم براي تماس فازها

شدت جريانهاي مجازانرژي مورد نياز

Page 15: عمليات  واحد

زم���ان در عملي���ات مرحل���ه اي ب��ه ب��ازده� الزم تم��اس� دو� �ف��از�

م�رحله� اي� مربوط مي�شود . در عملي��ات پيوس��ته تع��يين

كن�ن����ده حجم� و ي����ا ط����ول د�ستگ�اه خو�اهد بود .

Page 16: عمليات  واحد

تعداد مراحل ايده آل

آل تعيين تعداد مراحل ايدهبراي الزم جهت جداسازي مشخصي بطور عمليات مرحله اي و يا معادل آنها در

يك عمل تماس پيوسته دانستن مشخصات تعادلي سيستم و موازنه

هاي جرم ضروري خواهد بود .

Page 17: عمليات  واحد

شدت جريانهاي مجازدر اعم��ال نيم��ه پيوس��ته و پاي��ا پيش مي آي���د ك��ه براس��اس آن س��طح

مقطع دستگاه محاسه مي شود

انرژي هاي مورد نيازانرژي حرارتي و مكانيكي در

عمليات انتقال جرم مورد استفاده قرار مي گيرد

Page 18: عمليات  واحد

ي�ك واح�د عب�ارت اس�ت از ي�ك وس�يله و ي�ا مجموع�ه اي از وس�ايل ك�ه در آن دو ف�از غ�ير محل�ول در يك�ديگر در تم�اس مس��تقيم ب��ا هم ق��رار ميدهن��د و در نتيج�ه انتق�ال ج�رم بين فازه�ا بمنظ�ور نزدي���ك ك���ردن آنه���ا بح���الت تع���ادل ص�ورت ميگ�يرد و س�پس فازه�ا ب�روش . مك����انيكي از هم ج����دا ميش����وند

واحد

Page 19: عمليات  واحد

رطوبت دهي و رطوبت زدايي Humidification

تعاريفآنتالپينم سنجيمنحنی اختالط دو جريان گاز

مرطوبرطوبت دهيرطوبت زداييبرج هاي خنك كن آببرج هاي رطوبت افزامسائل

تريبال (7فصل) •

Page 20: عمليات  واحد

:تعاريف : مقدمه فرايندهايي كه در اين فصل بررسي ميشود در باره

انتقال جرم و انرژي بين فازهاست كه در نتيجه تماس يك گاز با يك مايع خالص كه گاز در آن

نامحلول است روي مي دهد .: رطوبت Y جرم بخار همراه با واحد جرم گاز خشكY نيز به آن رطوبت گراونر و رطوبت مطلق

مي گويند .Y= Ma.Pa / Mb(P – Pa) فشار كلP فشار جزئي

Paبخار در گاز : رطوبت اشباعYs شده باشد .اشباعرطوبت يك گاز وقتي از بخارآب

Page 21: عمليات  واحد

رطوبت درصدي (درصد اشباع - درصدرطوبت مطلق ( :

100 Y / Ys100 Pa (P – Pas)/ Pas (P – Pa) : گرماي مرطوبCs گرماي الزم براي اينكه دماي واحد جرم گاز خشك و

بخار همراه آن در فشار ثابت يك درجه افزايش يابد .Cs = Cb – YCaCs = 1 + 1.9 Y (Kj/KgK) W&ACb گرماي ويژه گاز = Ca گرماي ويژه مايع = : حجم مرطوبVh حجم اشغال شده توسط واحد جرم گاز خشك و بخار همراه آن

مي باشد .

Page 22: عمليات  واحد

: حجم مرطوب Vh =

حجم اشغال شده توسط واحد جرم گاز خشك و

حجم مرطوب Y =Ysبخار همراه آن مي باشد

یکمخلوط اشباع با شرط Y = Y حجم مرطوب یک مخلوط خشک با

0شرط

حجم مرطوب یک مخلوط اشباع نشده ازمیانیابی خطی مخاوط های صد در صد اشباع و گاز خشک در همان دما بدست

می آید .

Page 23: عمليات  واحد

تعاريف :

نقطه شبنم :دم�ايي ك�ه ت�ا آن دم�ا اگ�ر گ�از در رط�وبت ثابت خنك شود با بخاراشباع مي شود .رطوبت نسبي درصدي (اشباع نسبي(

RH =در بخار جزئئ فشار=100* ( P / Psat ) گاز

بخار در فشار گاز اشباع

Page 24: عمليات  واحد

Tdp

نقطه شبنم

Y100%

Page 25: عمليات  واحد

دماي حباب تر):Tw)

عبارتس�ت از دم�اي غ�ير تع�ادلي ت�ردم�اي حب�اب

و پاي�ايي ك�ه ج�رم ك�وچكي از م�ايعي ك�ه در

ش�رايط آدياباتي�ك در مع�رض جري�ان پيوس�ته

گازي قرار دارد به آن مي رسد .

Tg – Tw = lw )Ys – Y )/ )hg/Ky)

Kyضريب انتقال جرم :

Hg ضريب انتقال حرارت :

Page 26: عمليات  واحد

وق�تي جري�ان گ�از س�ير نش�ده اي از روي س�طح ي�ك م�ايع عب�ور

ك�ن�د ر�ط�و�ب�ت آ�ن گ�از در� اث�ر� تبخ�ير م�ا�يع ا�ف�زايش �مي ياب�د .

دم�ا�ي �م�ايع� �كم�ت�ر� ا�ز د�م�اي� گ�از �ميش�و�د و� گر�م�ا �از گ�ا�ز ب�ه

م�ا�يع� �م�نت�ق�ل �م�يش�ود� �.� �د�ر� ح�ا�لت� تع�ا�دل� �انت�ق�ا�ل� �گرم�ا� ا�ز� �گ�ا�ز�

ب�ه �م�ا�يع� �د�ق�ي�ق�ا� ب�ا� س�ر�عت� �ج�ذ�ب� گ�رم�ا�ي م�اي�ع� �برا�ب�ري م�ي

ك�ند �.�و �گفته �م�يش�ود �ما�ي�ع� دا�را�ي �دم�اي �تر م�خزن� �است� .

Page 27: عمليات  واحد

دماي اشباع آدياباتيك :

اگ�ر گ�از از روي م�ايع ط�وري عب�ور كن�د ك�ه زم�ان تم�اس بين

آنه�ا ك�افي باش�د ي�ا ب�ر روي گ�از پاش�يده ش�ود ت�ا تع�ادل

تث�بيت گ�ردد . گ�از س�ير مي ش�ود و ه�ر دو ف�از داراي

دم�اي يكس�ان ميش�ود . در سيس�تمي ك�ه از نظ�ر گرم�ايي

ن�ا رس�انا باش�د مق�دار ك�ل گرم�اي محس�وس ب�ه ان�دازه

گرم�اي نه�ان تبخ�ير م�ايع تبخ�ير ش�ده ك�اهش مي ياب�د .در

اث�ر ت�داوم عب�ور گ�از ، دم�اي م�ايع ب�ه ت�دريج ب�ه دم�اي

تع�ادل مي رس�د ك�ه چ�نين دم�ايي را دم�ايي را دم�اي س�ير

شده آدياباتيك مي نامند .

مكانيسم تحول حباب مرطوب در اساس بتا مكانيسم

فرايند اشباع آدياباتيك يكي است بجز آنكه در تحول

حباب مرطوب رطوبت مخلوط گاز در حين تحول تغيير

نمي كند .

Page 28: عمليات  واحد

Ys – Y = )Cs/ lw))T – Tas)=?

ب�ر ق�رار باش�د ، دم�اي س�ير ش�ده Cs = hg/Kyاگ�ر رابط�ه آ�دياب�اتي�ك براب�ر �ب�ا دم�ا�ي ت�ر مخ�زن ا�س�ت .� اين در حاليس�ت

كه� بر�اي �بيش�تر سيست�م ه�اي �آب و� هو�ا وجود� دارد� .ب�ه نس�بت نم س�نجي مع�روف h / )Ky . Cs) = bنس�بت

وب�ه این رابط�ه b = 1 سي�س�تم آب �و ه�وا اياس�ت و ب�ر�رابطه� لوئيس گفت�ه ميشو�د .�

hg/Ky = 950 j/kg مقدار تقريبي دم�ای اش�باع آدیاباتی�ک دم�ایی اس�ت ک�ه اگ�ر ه�وا ب�ا آب در آن

د�ما برخورد نما�ید سر�د و مرطو�ب خ�واهد شد .T2= T1 = Tasدر نهایت

YS ≥Y2 >Y1

Tas ≤ Tg2 <Tg1

Page 29: عمليات  واحد

آنتالپي

ان�رژي داخلي ي�ك م�اده ، عب�ارت اس�ت از ك�لان�رژي موج�ود در م�اده اس�ت ك�ه در اث�ر جنبش و اس�تقرار نس�بي اتمه�ا و مولكوله�اي س�ازنده آن م��اده حاص��ل ميش��ود . مق��دار آنت��الپي ي��ك م�اده ن�ا معل�وم اس�ت ام�ا ب�ا انتخ�اب ي�ك مرج�ع مناس�ب و ب�ا ف�رض آنك�ه آنت�الپي سيس�تم در آن

ب��ر ص��فر باش��د آنت��الپي نس��بي در اح��الت برش�رايط ديگ�ر را ميت�وان محاس�به ك�رد . ب�راي مش�خص ك�ردن ح�الت مرج�ع باي�د دم�ا و فش�ار و

حالت ماده تعيين شود . در ج��دول بخ��ار آب آنت��الپي ه��اي نس��بي در

ص�فر عمقايس�ه ب�ا آنت�الپي اين م�اده ب�ه ح�الت م�ايدرج�ه سليس�يوس ودر تحت فش�ار بخ�ار آن در

دماي مذكور داده شده است .فاص�له عم�ودي بين منحنيه�اي نش�انگر گرم�اي

تبخير ميباشد.نهان

Page 30: عمليات  واحد

نمودار

اعشب

ا عمای

اشباع بخار

λ ED

λ BC

T0

H

D

C

EB

Tg

AA'

Page 31: عمليات  واحد

تغيير آنتالپي بين دو حالت مانند نقاطA,D را ميتوان برابر تفاضل عرض هاي نقاط مذكور در نظر گرفت :

Hd – Hc =گرماي ملموس مايع Hc – Hb = گرماي نهان تبخير Hb – Ha = گرماي ملموس بخار

آنت�الپي ي�ك مخل�وط گ�از و بخ�ار براب�ر ب�ا مجم�وع آنت�الپيهاي گازو بخار موجود در مخلوط است .

مخل�وطي از گ�از خش�ك ب�ه ج�رم واح�د و بخ�ار هم�راه آن در نظ��ر مي Tg را در دم��اي حب��اب خش��ك Yب��ه ج��رم

گيريم . Ha = Hg + Yhv Hg = Cb)Tg – T0) Hv = Ca)Tg – Tb) + Cal)Tc – T0 ) + l bc

Page 32: عمليات  واحد

در فش�ار پ�ايين ك�ه معم�وال عم�ل مرط�وب س�ازي

ص�ورت ميگ�يرد ، بج�اي عم�ل ب�ر روي خ�ط فش�ار

ب�ا ’A مي ت�وان ب�ر روي خ�ط فش�ار ث�ابت Aث�ابت

تقريب عمل نمود .Hv = Ca ( Tg – T0) + l ed

HA' = Cb (Tg – T0) +Y [ Ca (Tg – T0) +l ] =Cs(Tg – T0) + Y l

آنتالپي يك مخلوط را ميتوان با افزايش دما در رطوبت ثابت يا افزايش رطوبت در

دماي ثابت باالبرد .

Page 33: عمليات  واحد

هوا ) سیستم برای سنجی رطوبت وروابط (��( – Bاطالعات یک( Aآب فشار دراستاندارد اتمسفر

Page 34: عمليات  واحد

اختالط دو جريان گاز مرطوب :

T1,T2 دماهاي Y1,Y2اختالط دو گاز با رطوبت هاي را در نظر ميگيريم .H1,H2آنتالپي هاي

Y و رطوبت H آنتالپي Tگاز مخلوط داراي دماي ميباشد .

جرم گاز خشك گازهاي مورد نظر به ترتيب m1,m2,m. ميباشند

M = m1+m2

m1Y1+m2Y2 = mYM1(Y – Y1) = m2(Y-Y2)

روي خط مستقيمي است كه دو mنقطه را به هم متصل مي )T1,Y1) , (T2,Y2)نقط

ميباشد .Yسازد . و داراي رطوبت

Y = (m1Y1+m2Y2)/(m1+m2)

Page 35: عمليات  واحد
Page 36: عمليات  واحد
Page 37: عمليات  واحد

رطوبت روش های دهي :

روشهاي زير را مي توان براي افزايش رطوبت گاز بكار برد :

اضافه شود (كمي گازبخار ممكن است مستقيما به - 1(نظبر قابلمه)دما باال مي رود )

آب را ميتوان با سرعت جريان كافي در گاز پخش - 2 . (دماي فراهم نمایدكرد تا تبخير آن رطوبت الزم را

(نظیر فواره)گاز پايين مي آيد )گاز را مي توان با جريان گازي كه داراي رطوبت - 3

بيشتر است مخلوط كرد .تماس قرار داد كه فقط با آب در گاز را ميتوان - 4

قسمتي از مايع تبخير گردد .(عمل تبخير وقتي صورت مي گيرد كه دماي آب باالتر از

شبنم هوا باشد ).

Page 38: عمليات  واحد

به a براي حركت از نقطه :bنقطه

گرم كردن با هيتر تا نقطهc fيا

مرطوب كردن با كولر آب تاh يا dنقطه

گرم كردن با هيتر تا نقطهb گرم كردن تا نقطهe با هيتر سرد كردن با كولر تا نقطهb

Y

T

bd h

ac F e

Page 39: عمليات  واحد

هیتر : یک هیتر دما را در رطوبت ثابتافزایش می دهد .

کندانسور :یک کندانسور رطوبت را کاهش می دهد .(دمای کندانسور

کمتر از نقطه شبنم هواست (

اش�باع خ�ط روی در را گ�از رط�وبت : آبی کولر آدیاباتی�ک اف�زایش می ده�د .(دمای آب براب�ر دم�ای

(اشباع آدیاباتیک هواست .

Page 40: عمليات  واحد

روش های رطوبت زدايي :

روش��هاي زي��ر را مي ت��وان ب��راي ك��اهش رطوبت گاز بكار برد :

ه�وا را ميت�وان ب�ا ي�ك س�طح س�رد ك�ه ممكن اس�ت - 1رط�وبت م�ايع و �ي�ا �جام�د با�ش�د در� تم�اس� ق�رار داد و

س�طح پ�ايي�ن ت�ر از نقط�ه یك�رد . اگ�ر� دم�اآن� را �کم ش�بنم� گ�از� باش�د مي�ع�ان ص�و�رت ميگ�ير�د و دم�اي گ�از پ�ايين �مي آي�د� . دم�اي س�طح ش�روع� ب�ه ب�اال رفتن مي� كن�د� زي�ر�ا �گرم�اي� نه�ان و �م�حس�وس� ا�ز ه�و�ا ب�ه س�طح �من�تق�ل� ميش�ود .� معم�وال� دم�ا �و رط�وبت �در م��د�ت وق��وع ف�راي�ن��د ب��ا هم� �هم�زم��ان ك��ا�هش مي� يا�ب�د . ه�واي� م�ج�اور� و �در �ت�م�اس� ب�ا �س�طح ت�ا پ�ا�يين�تر ا�ز� نقط�ه� ش�ب�نم� �س�رد مي�ش�ود� و ب�ن�ابراين� پي�ش �از �اين� ك�ه �ه�وا�ي �د�و�رت�ر �فر�ص�ت س�رد� ش�د�ن �د�ا�ش�ته� �باش�د �

م�يعا�ن بخار صورت م�يگي�رد .

Page 41: عمليات  واحد

رط��وبت را ب��ا م��تراكم ك��ردن ه��وا مي ت��وان - 2ك�اهش داد . در م�دت ت�راكم فش�ار ج�زئئ بخ�ار اف�زايش مي ياب�د و ب�ه محض اينك�ه ب�ه فش�ار

بخار اشباع رسيد ميعان صورت مي گيرد .

براي حركت از نقطهb به نقطه a: سرد كردن با كندانسور از مسير d, c گرم كردن با هيتر تا نقطهa

Y

T

d b

c a

Page 42: عمليات  واحد

Cooling Towerبرج هاي خنك كن آب :

عم�ل خن�ك ك�ردن ب�ا انتق�ال گرم�ا ي محس�وس و همچ�نين س�رمايش تبخ�يري ص�ورت ميگ�يرد ك�ه گرم�اي محس�وس آب مق�دار گرم�اي نه�ان تبخ�ير

را تامين مي كند .

در مقياس بزرگ هوا و آب در برج خنك كن به طور ناهمسو در تماس با يكديگر قرار مي گيرند ، ممكن است در برج از

وزش طبيعي يا وزش مكانيكي استفاده شود . آب از باال به پايين روي

يك سري تخته هاي چوبي كه سطح تماس بزرگي ايجاد مي كند مي ريزد و

آشفتگي بيشتري در مايع ايجاد ميشود . هوا در حين باال رفتن گرما و

رطوبت مي گيرد .

Page 43: عمليات  واحد

حباب دمايحد دمايي كه آب مي تواند سردشود است مرطوب هوا در هنگام ورود

در پايين برج :دم�ا ه�وا ميتوان�د بيش�تر از دم�اي آب باش�د ، ام�ا آب ( 1

س�ط�ح �مش�ترك� بيش�تر ا�ز رط�و�بت�خن�ك� م�يش�و�د �زي�ر�ا �ر�ط�و�بت �در ت�و�ده گ�از ا�س�ت �و �د�ر نت�يج�ه� ن�يرو�ي م�ح�ركي �

ب�راي انت�قال ج�رم بخار �آب و�جود د�ارد . ) اگ�ر دم�اي ه�واي ورودي كم�تر از دم�اي آب خ�روجي 2

ب�اش��د . ش��ي�ب ه��ا �هم ش��كلند ا�م��ا انتق��ال گرم��اي محس�وس كمت�ري در� فيلم گاز وجو�د دار�د .

در تم�ام ح�الت ه�ا دم�ا در فص�ل مش�ترك باي�د بيش�تر از دم�ا ي حب�ا�ب خيس �باش�د زي�را �اگ�ر �براب�ر� باش�د �تم�ام �گرم�اي تب�خ�ير از� گ�از گ�رفت�ه مي�ش�ود و ش�يب دم�ايي در� آب وج�ود

ند�ارد و آب خنك� نمي� شود .

Page 44: عمليات  واحد

در باالي برج :گرم�اي انتق�ال يافت�ه از آب ب�ه فص�ل مش�ترك ب�راي

گرم�ايش ه�وا و ت�امين گرم�اي تبخ�ير بك�ار مي رود .گرچ��ه س��رمايش آب ب��ر اث��ر تبخ��ير خيلي بيش��تر از س�رمايش ناش�ي از انتق�ال گرم�اي محس�وس ب�ه هواس�ت ولي دم�اي گ�از خ�روجي معم�وال چن�د درج�ه

كمتر از دماي آب ورودي است . :منحني تعادل

منح��ني تع��ادل در ب��رج ه��اي خن��ك كن آب منح�ني در من�ح�ني نم س�ن�جي آب� اس�ت . ك�ه اش�با�عآن�ت�الپي

د�اده ه��اي �تع��ادل�ي� آن� ب��ه ش��رح� �مقاب��ل و�بص��ورت� ثابت در فشار نرمال داده شده است :

Page 45: عمليات  واحد

C enthalpy of dry airدما )j/kg)

30 10) 29360) 40 15

60 20) 57570 (80 25

100 30)100030)130 35

170 40)166790(220 45280 50) 275580(

470 60)461500(70 85080 1600

Page 46: عمليات  واحد

خط كاركرد برج :كه از LCl/Gخط كاركرد برج خطي است با شيب

)Tl1,Hg1 مي گذرد و خط افقي (Tl2 را قطع ميكند .

Hg)sat) = Cs.Tg+Ys.l0 Cs = )1005+1884Y) J/Kg. °c Hg)sat)*= )100S+1884Ys)+Ys.l0 H = )1005+1884Y)t+2502300Y )j/kg air)VH = )0.00283 + 0.00456Y))th +273) m3 Mix/kg airCs =1005 + 1884Y )j/kg air. °c) Hg/Ky = 950 j/kg.k

=

Page 47: عمليات  واحد

ارتفاع برج خنك كن :

اگر بتوان تمام مقاومت در مقابل انتقال گرما و جرمرا در فاز گاز حساب كرد :

Gسرعت جرمي گاز Kyضريب انتقال جرم

.aسطح مشترك در واحد حجم ستون Hiآنتالپي گاز در سطح مشترك Hآنتالپي گاز در حال تعادل *

Ntgتعداد واحدهاي انتقال Htgارتفاع هر واحد انتقال

L سرعت جرمي مايع

Ntg =

Ntog =

Z=

Page 48: عمليات  واحد

Hg

Tl

Tl2,Hg2

Tl1,Hg1

بآ ،

یوج

خری

واه

یود

ور

بآ ،

یود

وری

واه

یوج

خر

Hg1

Tg1Tl1

Hg2

Tg2Tl2

Page 49: عمليات  واحد

: روش كار در دماهاي مختلف بين Tl1,Tl2

خطوط عمودي رسم مينماييم هر كجا خط تبادل را قطع كرد

H و هر كجا خط تعادل را قطع * خواهد بود . سپس Hنمود H*-H را محاسبه و عكس آن را

نيز محاسبه ميكنيم . منحني را رسم كرده و Hبر حسب

سطح زير منحني را محاسبه ميكنيم .

T H H* 1/(H*-H)

H

H*

T

H

Page 50: عمليات  واحد

برج هاي رطوبت افزا : اگ�ر ك�ار اص�لي ب�رج اين باش�د ك�ه جري�اني از

ه�واي مرط�وب تولي�د نماي�د ، الزم نيس�ت دم�اي نه�ايي م�ايع مش�خص باش�د ، ام�ا رط�وبت گ�از خ��روجي از ب��االي ب��رج باي��د ب��ه ج��اي آن داده ش�ود . بن�ابراين در ط�راحي ي�ك ب�رج رط�وبت اف�زايي الزم اس�ت دم�ا و آنت�الپي و س�رانجام رط��وبت گ��از خ��روجي از ب��رج محاس��به مي

شوند . در ي�ك دس�تگاه رط�وبت اف�زا ك�ه در آن

كمب�ود آب فق�ط بخش ك�وچكي از ك�ل م��ايع در گ��ردش را تش��كيل ميده��د . دم��اي آن ب��ه ط��رف دم��اي س��ير ش��ده

نزدي��ك ميش��ود و ث��ابت Tasآدياباتي��ك ب�اقي مي مان�د و بن�ابراين گرادي�ان دم�ا وج�ود ن�دارد . گ�از در تم�اس ب�ا س�طح م�ايع تقريب�ا س�ير ش�ده و داراي رط�وبت

Hs. است

Page 51: عمليات  واحد

-G.dY = Ky.a.dZ)Y – Yas)

Ln[)Yas – Y1)/)Yas – Y2)]=

Ky.a.Z/G

[)Y2-Y1)/)Yas-Y1)]= 1-e )-

Ky.a.z/G)

Page 52: عمليات  واحد

Tg2

Y2

Tg1

Y1

Tas

Tas

L

Tas Tg1 Tg2

Yas

•Y1

RH=100

Page 53: عمليات  واحد

مسائل

Page 54: عمليات  واحد

در مخل�وط بخ�ار ب�نزن و گ�از ني�تروژن در 60F و دم�اي 800mmHgفش����ار ك����ل

م�ي 100mmHgف�ش�ار ج�زئئ ب�نزن� براب�ر باشد .� رطوبت� بنزن� را حساب �كنيد .�

Page 55: عمليات  واحد

مخلوطي از گازb و بنزن در فشار اتمسفر و بصورت اشباع ميباشد .رطوبت مطلق 50Cدماي

نيتروژن Bرا بدست آوريد در صورتيكه گاز باشد ؟ درصورتيكه دي اكسيد كربن باشد ؟

Page 56: عمليات  واحد

براي مخل��وطي از ه��وا و بخ��ار آب ب��ه دم��اي 35C دم�اي حب�اب مرط�وب 65Cحب�اب خش�ك

رط�وبت 1atmبدس�ت آو�رده ان�د . �فش�ار ك�ل هوا را محاسبه كنيد .

Page 57: عمليات  واحد

310هواي نم دارK داراي دم����اي ترمخ����زن 300K 305 اس��ت . اگ��ر درفش�اركل KN/m2

كل��وين برل��بر 300گرم��اي نه��ان تبخ��ير آب در 2440Kj/Kg باش��د رط��وبت ه��وا و رط��وبت

نسبي درصدي را تخمين بزنيد .

Page 58: عمليات  واحد

درج��ه 83هوا در C و 0.03 و رط��وبت مطل��ق فش�ار اتمس�فر ب�ا آب در دم�اي اش�باع آدياباتي�ك مج�اور ميش�ود . در نتيج�ه مخل�وط مرط�وب و

% اش�باع مي رس�د . دم�ا و 90س�رد ش�ده و ب�ه رطوبت نهايي هوا چيست ؟

Page 59: عمليات  واحد

0.005در ي�ك خش�ك كن ب�ه ه�واي محت�ويKg بخ�ار آب در ه�ر گ�رم�ا داده مي�ش�ود و 325kكيل�و گ�ر�م ه�وا�ي خ�ش�ك ت�ا دم�اي�

س�پس ه�وا �ب�ه س�ي�ن�ي ه�ا�ي پ�ا�يين� فرس�ت�اده� �ميش�ود و �از س�ي�ني %� رط�وبت ن�س�بي� �خ�ارج م�ي گ�ردد و� دوب�اره �60ه�اي� م�ذكور �ب�ا

� گ�رم� و� �از ر�و�ي� س�ين�ي� ه�اي� ديگ�ري� �عب�ور� داد�ه مي�ش�ود 325Kت�ا� % �رط��وبت ن�س�بي خ��ا�رج مي�ش��ود .� �اين �عم��ل 60و� �دوب��ار�ه� ب��ا �

د�وب�اره� ب�را�ي س�ي�ني �ه�اي �س�و�م و �چه�ا�رم ت�ك�ر�ار مي�ش�ود� و ه�وا� از �خ�ش�ك� كن �خ�ا�رج� �ميش�ود� .� �ب�ه� �ف�رض� ا�ينك�ه� �م�وا�د ر�و�ي ه�ر س�ي�ني ب�ه �دم�اي ت�ر مخ�زن ب�رس�د و� �از گ�رم�ا�ي �تل�ف� ش�د�ه �خش�ك ك�ن

صرف نظر شود تعيين نماييد :الف ) دماي مواد روي هر سيني

5m3/s در ص�ورتيكه Kg/Sب ) مق�دار آب گرفت�ه ش�ده ب�ر حس�ب هواي مرطوب از خشك كن خارج شود ؟

ج)دم�ايي ك�ه ه�واي ورودي باي�د داش�ته باش�د ت�ا خش�ك كن در ي�ك مرحله كار كند ؟

Page 60: عمليات  واحد

1در يك سيستم تهويه مطبوعKg/s 350 هوايK با 30 كلوين با 300 هواي 5Kg/sدرصد رطوبت با 10

درصد رطوبت مخلوط ميشوند رطوبت و دماي مخلوط چقدر است ؟

Page 61: عمليات  واحد

اش�باع كل�وين ب�ا 300هواي % را در 20 درص�د ب�ه دو مرحل�ه ح�رارت ميدهن�د و دربين دو مرحل�ه

دهن�د می رط�وبت اش�یاع درص�د 90ت�ا ب�ه آن برس��د ، ب��االخره جري��ان نه��ايي داراي دم��اي

ميش�ود . رط�وبت اش�باع درص�د20كل�وين و 320جري�ان خ�روجي و ش�رايط در انته�اي ه�ر مرحل�ه

راتعيين كنيد ؟

Page 62: عمليات  واحد

293قرار اس�ت آب ب�ه كم�ك جري�ان ن�ا همس�وي ه�واي كل�وين ت�ا 328 درص�د از 20كل�وين ب�ا رط�وبت نس�بي

كل����وين خن����ك ش����ود . س����رعت جري����ان ه����وا 2930.68m3/m2.s0.26 و س��رعت جري��ان آبKg/m2.s

اس�ت . تم�ام مق�ومت در مقاب�ل انتق�ال گرم�ا و ج�رم را Ky.aممكن اس�ت در ف�از گ�از ف�رض ك�رد و حاصلض�رب

در نظ�ر گ�رفت . ارتف�اع م�واد 0.24Kg/m3.sرا براب�ر پركننده چقدر خواهد بود ؟

Page 63: عمليات  واحد

يك مخ��زن پاشش��ي افقي هم��را ه ب��ا گ��ردش آب راجهت مرط�وب س�اختن و س�رد ك�ردن آدياباتي�ك ه�وا بك�ار

ط�ول و س�طح 2mمي برن�د . قس�مت فع�ال مخ�زن ميباش�د . ه�وا ب�ا ش�دت جري�ان 2m2مقط�ع آن ن�يز

3.5m3/s 65 در دم��اي حب��اب خش��كC و رط��وبت مي 42C س��رد و مرط��وب ش��ده و ب��ه دم��اي 0.017

رس�د . اگ��ر ي��ك مخ�زن پاشش��ي ديگ��ر راك��ه مط�ابق مخ�زن اول عم�ل ميكن�د ب�ه دنب�ال آن ق�رار دهيم ش�رايط

هواي خروجي چه خواهد شد ؟

Page 64: عمليات  واحد

20رطوبت , هوا باشرايطچگونه می توان %T=13Cرا مي خواهيم به هوايي با شرايط تبديل نماييم ؟ T = 21C% و 40رطوبت

Page 65: عمليات  واحد

1416چنانچ��������هm3/hrه��������واي T=60C ه���وا ب���ا 850m3/hr را ب���ا % 30ورط���وبت

مخل�وط نم�اييم . T=32C , Tw = 21ش�رايط مش�خصات نهايي �هوا چ�ه خوا�هد ب�ود ؟

Page 66: عمليات  واحد

1000 m3/s I 80ه�وايي ك�ه داراي ش�رايط% �مي باش�د . �در �درج�ه ح�رارت T=40Cرط�وبت و

% �آب خ�ود را� 35ث�ا�بت آن�ق�د�ر فش�ر�ده مي�ش�ود �ك�ه �از د�ست بدهد . ف�شار ن�هايي چ�قدر ا�ست ؟

Page 67: عمليات  واحد

اس��ت و درج��ه 24Cدرج��ه ح��رارت آب ي��ك ك��ولر آبي اس��ت اين� ك��ولر ا�گ��ر ه��وا�ي 36Cح��را�رت �روز ه��وا

% باش��د.تا �چ��ه م��يز�ان �مي توان��د 70خ��روجي �از آن م�یز�ا�ن ک�ارا�یی ک�ول�ر چن�د� درص�د ه�وا ر�ا �خن�ك� كن�د �؟ �

است ؟

دبی با 4000کولری m3/hr با% 50وکارایی همزماندبی با 2000کولری m3/hr اتاق% 70وکارایی یک هوایاتاق بیرون دمای اگر کند می خنک 42را ̊ c 40و %

بود؟ چقدرخواهد حالت بهترین در اتاق دمای باشد رطوبت