Microsoft PowerPoint - 12_2019裖置工�榇諌

Similar documents
木村の理論化学小ネタ 液体と液体の混合物 ( 二成分系 ) の気液平衡 はじめに 純物質 A( 液体 ) と純物質 B( 液体 ) が存在し, 分子 A の間に働く力 分子 B の間に働く力 分子 A と分子 B の間に働く力 のとき, A

第 3 章二相流の圧力損失

Microsoft PowerPoint - 第12回PCB講演会 ppt [互換モード]

伝熱学課題

Microsoft PowerPoint - 熱力学Ⅱ2FreeEnergy2012HP.ppt [互換モード]

Microsoft PowerPoint - 第7章(自然対流熱伝達 )_H27.ppt [互換モード]

2 図微小要素の流体の流入出 方向の断面の流体の流入出の収支断面 Ⅰ から微小要素に流入出する流体の流量 Q 断面 Ⅰ は 以下のように定式化できる Q 断面 Ⅰ 流量 密度 流速 断面 Ⅰ の面積 微小要素の断面 Ⅰ から だけ移動した断面 Ⅱ を流入出する流体の流量 Q 断面 Ⅱ は以下のように

伝熱学課題

水の粘度 (mpa s) y R φd p τ 図 3. 円管内流速分布の解析モデル 応力を τ とすると 円筒の全側面に作用するせん 断応力による力は となる 定常状態 では この力と圧力による力 () 式が釣り合うので これから τ を求めると () (3) 壁から円筒側面までの距離を y とす

Microsoft PowerPoint - 第5章(対流熱伝達)講義用_H27.ppt [互換モード]


オープン CAE 関東 数値流体力学 輪講 第 6 回 第 3 章 : 乱流とそのモデリング (5) [3.7.2 p.76~84] 日時 :2014 年 2 月 22 日 14:00~ 場所 : 日本 新宿 2013/02/22 数値流体力学 輪講第 6 回 1

Microsoft PowerPoint - 1.プロセス制御の概要.pptx

CERT化学2013前期_問題

Microsoft PowerPoint - Š’Š¬“H−w†i…„…C…m…‰…Y’fl†j.ppt

例題 1 表は, 分圧 Pa, 温度 0 および 20 において, 水 1.00L に溶解する二酸化炭素と 窒素の物質量を表している 二酸化炭素窒素 mol mol mol mol 温度, 圧力, 体積を変えられる容器を用意し,

パソコンシミュレータの現状

Microsoft Word - 1B2011.doc


<4D F736F F F696E74202D2091E6328FCD E9F8CB392E88FED944D936093B1298D758B F E291E892C789C1292E B8CDD8

木村の物理小ネタ ケプラーの第 2 法則と角運動量保存則 A. 面積速度面積速度とは平面内に定点 O と動点 P があるとき, 定点 O と動点 P を結ぶ線分 OP( 動径 OP という) が単位時間に描く面積を 動点 P の定点 O に

PowerPoint プレゼンテーション

PowerPoint プレゼンテーション

Taro-水理計算.$td

1/12 平成 29 年 3 月 24 日午後 1 時 1 分第 3 章測地線 第 3 章測地線 Ⅰ. 変分法と運動方程式最小作用の原理に基づくラグランジュの方法により 重力場中の粒子の運動方程式が求められる これは 力が未知の時に有効な方法であり 今のような 一般相対性理論における力を求めるのに使

ଗȨɍɫȮĘർǻ 図 : a)3 次元自由粒子の波数空間におけるエネルギー固有値の分布の様子 b) マクロなサイズの系 L ) における W E) と ΩE) の対応 として与えられる 周期境界条件を満たす波数 kn は kn = πn, L n = 0, ±, ±, 7) となる 長さ L の有限

研究成果報告書

2017年度 金沢大・理系数学

第 5 章 構造振動学 棒の振動を縦振動, 捩り振動, 曲げ振動に分けて考える. 5.1 棒の縦振動と捩り振動 まっすぐな棒の縦振動の固有振動数 f[ Hz] f = l 2pL である. ただし, L [ 単位 m] は棒の長さ, [ 2 N / m ] 3 r[ 単位 Kg / m ] E r

30ACEZ.smd

PowerPoint プレゼンテーション

Microsoft PowerPoint - ノート5章.ppt [互換モード]

Microsoft PowerPoint - 夏の学校(CFD).pptx

MM1_02_ThermodynamicsAndPhaseDiagram

1 対 1 対応の演習例題を解いてみた 微分法とその応用 例題 1 極限 微分係数の定義 (2) 関数 f ( x) は任意の実数 x について微分可能なのは明らか f ( 1, f ( 1) ) と ( 1 + h, f ( 1 + h)

B. モル濃度 速度定数と化学反応の速さ 1.1 段階反応 ( 単純反応 ): + I HI を例に H ヨウ化水素 HI が生成する速さ は,H と I のモル濃度をそれぞれ [ ], [ I ] [ H ] [ I ] に比例することが, 実験により, わかっている したがって, 比例定数を k

D 液 日団協技術資料 D 液 地下埋設式バルク貯槽の発生能力 1. 制定目的 バルク貯槽を地下埋設し自然気化によってLPガスを消費しようとする場合 需要家の消費量に対して十分な量のLPガスを供給することのできる大きさのバルク貯槽を設置しなければならないが バ

平成27年度 前期日程 化学 解答例

社会保険料の賃金への影響について

スライド 0

19年度一次基礎科目計算問題略解

ニュートン重力理論.pptx

Microsoft PowerPoint - ‚æ4‘Í

<4D F736F F F696E74202D C CC89C88A B8CDD8AB B83685D>

1

ギリシャ文字の読み方を教えてください

木村の理論化学小ネタ 理想気体と実在気体 A. 標準状態における気体 1mol の体積 標準状態における気体 1mol の体積は気体の種類に関係なく 22.4L のはずである しかし, 実際には, その体積が 22.4L より明らかに小さい

Microsoft PowerPoint - シミュレーション工学-2010-第1回.ppt

伝熱学課題

Xamテスト作成用テンプレート

Microsoft Word - 資料9 水理計算参考

公式集 数学 Ⅱ B 頭に入っていますか? 8 和積の公式 A + B A B si A + si B si os A + B A B si A si B os si A + B A B os A + os B os os A + B A B os A os B si si 9 三角関数の合成 si

Q = va = kia (1.2) 1.2 ( ) 2 ( 1.2) 1.2(a) (1.2) k = Q/iA = Q L/h A (1.3) 1.2(b) t 1 t 2 h 1 h 2 a

Microsoft PowerPoint - 1章 [互換モード]

オープン CAE 関東 数値流体力学 輪講 第 4 回 第 3 章 : 乱流とそのモデリング (3) [3.5~3.7.1 p.64~75] 日時 :2013 年 11 月 10 日 14:00~ 場所 : 日本 新宿 2013/11/10 数値流体力学 輪講第 4 回 1

. 角の二等分線と調和平均 平面上に点 を端点とする線分 と を重ならないようにとる, とし とする の二等分線が線分 と交わる点を とし 点 から に垂直に引いた直線が線分 と交わる点 とする 線分 の長さを求めてみよう 点 から に垂直な直線と および との交点をそれぞれ, Dとする つの直角三

320_…X…e†Q“õ‹øfiÁ’F

領域シンポ発表


2014年度 筑波大・理系数学

PowerPoint プレゼンテーション

2014年度 名古屋大・理系数学

46 表した 近似直線の傾きからファンデルワールス係数 a の値が求められる 界, 気液平衡点を厳密に求めた グラフは横軸を圧力 P, 縦軸をモルギブズエネルギー G とした ( 図 2) エントロピー S (J/K) の式 V nb 3nR T S nrt ln ns Vc nb 2 Tc S c

木村の理論化学小ネタ 緩衝液 緩衝液とは, 酸や塩基を加えても,pH が変化しにくい性質をもつ溶液のことである A. 共役酸と共役塩基 弱酸 HA の水溶液中での電離平衡と共役酸 共役塩基 弱酸 HA の電離平衡 HA + H 3 A にお

(Microsoft Word - \230a\225\266IChO46-Preparatory_Q36_\211\374\202Q_.doc)

ÿþŸb8bn0irt

Microsoft PowerPoint - H21生物計算化学2.ppt

構造力学Ⅰ第12回

輸送現象まとめファイル2017_01

OpenFOAM 掲示版のまとめ 2012/12/01 富山県立大学中川慎二

Q

酢酸エチルの合成

Microsoft Word - 演習問題9,10

Microsoft Word - CPTカタログ.doc

D 液 日団協技術資料 D 液 地上設置式横型バルク貯槽等の発生能力 1. 制定目的 バルク貯槽又はバルク容器 ( 以下 バルク貯槽等という ) を設置し 自然気化によってLP ガスを消費しようとする場合 需要家の消費量に対して十分な量のLPガスを供給すること

<4D F736F F D2094F795AA8C608EAE8E478B4C92A08250>

Microsoft Word 卒業論文2.doc

Microsoft Word - NumericalComputation.docx

<4D F736F F D EBF97CD8A B7982D189898F4B A95748E9197BF4E6F31312E646F63>

数値計算で学ぶ物理学 4 放物運動と惑星運動 地上のように下向きに重力がはたらいているような場においては 物体を投げると放物運動をする 一方 中心星のまわりの重力場中では 惑星は 円 だ円 放物線または双曲線を描きながら運動する ここでは 放物運動と惑星運動を 運動方程式を導出したうえで 数値シミュ

<4D F736F F F696E74202D E94D58B9393AE82F AC82B782E982BD82DF82CC8AEE E707074>

Microsoft PowerPoint - zairiki_3

Microsoft Word - cavitation.doc

2014年度 センター試験・数学ⅡB

Phys1_03.key

Microsoft PowerPoint - 流体力学の基礎02(OpenFOAM 勉強会 for geginner).pptx

Microsoft PowerPoint - siryo7

また単分子層吸着量は S をすべて加えればよく N m = S (1.5) となる ここで計算を簡単にするために次のような仮定をする 2 層目以上に吸着した分子の吸着エネルギーは潜熱に等しい したがって Q = Q L ( 2) (1.6) また 2 層目以上では吸着に与える表面固体の影響は小さく

前期募集 令和 2 年度山梨大学大学院医工農学総合教育部修士課程工学専攻 入学試験問題 No.1/2 コース等 メカトロニクス工学コース 試験科目 数学 問 1 図 1 は, 原点 O の直交座標系 x,y,z に関して, 線分 OA,OB,OC を 3 辺にもつ平行六面体を示す. ここで, 点 A

PowerPoint プレゼンテーション

応用数学Ⅱ 偏微分方程式(2) 波動方程式(12/13)

モデリングとは

OCW-iダランベールの原理

丛觙形ㆮ隢穓ㆮ亄ç�›å‹ƒç·ı

1/17 平成 29 年 3 月 25 日 ( 土 ) 午前 11 時 1 分量子力学とクライン ゴルドン方程式 ( 学部 3 年次秋学期向 ) 量子力学とクライン ゴルドン方程式 素粒子の満たす場 y ( x,t) の運動方程式 : クライン ゴルドン方程式 : æ 3 ö ç å è m= 0

数学 ⅡB < 公理 > 公理を論拠に定義を用いて定理を証明する 1 大小関係の公理 順序 (a > b, a = b, a > b 1 つ成立 a > b, b > c a > c 成立 ) 順序と演算 (a > b a + c > b + c (a > b, c > 0 ac > bc) 2 図

Microsoft PowerPoint - 多成分系の熱力学.pptx

20~22.prt

輸送現象まとめファイル2017_01

物理演習問題

Transcription:

1 装置工学概論 第 12 回 蒸留装置の設計 (3) 流動装置の設計 (1) 東京工業大学物質理工学院応用化学系 下山裕介 2019.7.15

装置工学概論 2 第 1 回 4 /15 ガイダンス : 化学プロセスと装置設計 第 2 回 4 /22 物質 エネルギー収支 第 3 回 5 /6( 祝 ) 化学プロセスと操作変数 5 /13 休講 第 4 回 5 /20 無次元数と次元解析 第 5 回 5 /27 反応装置の設計 (1) 第 6 回 6 / 3 反応装置の設計 (2) 第 7 回 6 / 10 反応装置の設計 (3) 第 8 回 6 / 17 伝熱装置の設計 (1) 第 9 回 6 / 24 伝熱装置の設計 (2) 第 10 回 7 / 1 蒸留装置の設計 (1)

装置工学概論 3 第 11 回 7 /8 蒸留装置の設計 (2) 第 12 回 7 /15 ( 祝 ) 蒸留装置の設計 (3) 第 13 回 7 /22 流動装置の設計 (1) 第 14 回 7 /29 流動装置の設計 (2) 第 15 回 8 / 5 達成度評価試験および解説

蒸留装置の設計 (3) 4 [5] 原料供給段での物質収支 供給される原料量 F のうち,qF が沸騰 ( 気 V L 液平衡 ) 状態の液量であり,(1-q)Fが蒸気量であるとする. F ( 1 q)f 濃縮部 V V (1 q) F L L qf qf 回収部 原料供給段における, 濃縮部 回収部の蒸 気組成, 液組成は等しくなる. V L

蒸留装置の設計 (3) 5 [5] 原料供給段での物質収支 濃縮部の操作線 y 回収部の操作線 R 1 R x 1 1 R x D y L V W x V x W F V ( 1 q)f qf L 濃縮部 回収部 2 つの操作線を連立して解くと, V L y( V V ) ( L ( L L ) x L ) x ( Dx Fx F D Wx W )

蒸留装置の設計 (3) 6 [5] 原料供給段での物質収支 q q- 線 q xf y x 1 q 1- q 1のとき, 傾きが xf 1- q x xf のとき, y x F q 線は,x-y 線図の対角線と原料組成 x F で交わる 気液平衡関係 (x-y 線図 ) q- 線 q = 1 D y 沸騰液 ( 液相のみ ) で供給される. 回収部の操作線 濃縮部の操作線 q- 線は垂直線となり, 垂直線上で濃縮部 回収部の操作線が交わる. W x W x F x x D

蒸留装置の設計 (3) 7 [6] 蒸留塔の設計 気液平衡線図 (x-y 線図 ) 濃縮部の操作線 回収部の操作線 q- 線 還流比 L R D L 理論段数 理論段数 最小還流比

蒸留装置の設計 (3) 8 理論段数塔内の各段が理論段として, 所定の分離を行うに要する段数 凝縮液 y2 還流比 L R D L x 2 y 3 理論段数 x 3 蒸気

蒸留装置の設計 (3) 9 1 気液平衡データより,x-y 線図を作図する. 2 留出液組成 x D に対する対角線上の点 D と縦軸上の点 x D /(R+ 1) を結 ぶ直線より, 濃縮部操作線を引く. xf 1- q 3 対角線上の供給組成 x F の点 q 1 q D F から, 傾きが -q/(1-q) の直線を 引き, 濃縮部操作線との交点を 点 Q とする.y 軸上に x F /(1-q) の Q F 点をとり, それと点 F を結んでも よい. xd R 1 W xw xf x D

蒸留装置の設計 (3) 10 4 対角線上の缶出液組成 x W の点 W と点 Q を結び, 回収部操作線を引く. xf 1- q q 1 q D Q F xd R 1 W xw xf x D 沸点の液として供給される場合 q 1

蒸留装置の設計 (3) 11 5 図のように, 留出液組成点 D から, 缶出液組成点 W を過ぎるまでステップを作成していき, ステップ数をカウントする. 図より, ステップ数は 6 段である. リボイラーが 1 段とみなされるため, 理論段数は, 6 1 5 段 McCabe Thiele 法 y 2 y 1 x 2 x 1

蒸留装置の設計 (3) 12 還流比 小さくする = 濃縮部操作線の傾きが小さくなる y n 1 R x R 1 n 1 x R 1 D 濃縮線が気液平衡曲線と q 線との交点 (x C, y C ) を通る還流比 = 理論段数 N は無限大となる 最小還流比 R min x y D C y x C C 一般には, 最小還流比 R min の 2 ~3 倍程度が経済的であり, 操作に適用される.

蒸留装置の設計 (3) 13 演習 11-4 Benzene 40 mol%, Toluene 60 mol% の混合液を,100 kmol h -1 の流量で沸点の液として蒸留塔へ供給する. 留出液および缶出液の Benzene のモル分率を,0.90, 0.10 としたい. 還流比は 2.0 とする. 以下の値を求めよ. (1) 留出液量 D, 缶出液量 W (2) 理論段数

蒸留装置の設計 (3) 14 演習 11-4 Benzene + Toluene 系の気液平衡 T [ ] 110.6 105.7 101.8 98.3 95.2 92.4 89.8 87.3 85.0 82.6 80.1 x 1 0.0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 y 1 0.0 0.208 0.372 0.507 0.619 0.713 0.791 0.857 0.912 0.959 1.00

蒸留装置の設計 (3) 15 演習 11-4 ( 解答 ) (1) 100 D W, 100 0.4 D 0.9 W 0.1 0.4 0.1 1 1 D 100 37.5 kmol h, F 0.9 0.1 100 37.5 62.5 kmol h (2) y R x R 1 2 x 2 1 1 xd R 1 1 0.90 2 1 0.667 x 0.30

蒸留装置の設計 (3) 16 演習 11-4 12%1 ( 解答 )# q% q = 1 D Q q% W y Q F W x

蒸留装置の設計 (3) 17 演習 11-4 12%1 ( 解答 )# Q # # D 10 1 9 y Q F W x

流動装置の設計 (1) 18 [1] 流動装置と流れ系 化学プロセスでは, 均一相, 気相, 液相, 固相の多相系が扱われる. 扱う流体 ( 気体, 液体 ) も高粘度液等, 多種多様な流体が扱われる. 流れ系を扱う流動装置 ( 流路, 輸送動力装置, 撹拌装置 ) も多岐にわたり, 流れ系として複雑になる. 流れ系の性質 を理解し, 流路, 輸送動力装置, 撹拌装置を設計

流動装置の設計 (1) 19 [2] 流れ系における損失 管路における摩擦係数 f は次式で定義される. t y 0 f r 2 v 2 Re < 2100, 層流 t 運動量流束 ( 剪断応力 ) v 速度の断面平均値 Re > 4000, 乱流 r 密度 Re Reynolds 数 Re rvl m rv 2 mv / l m l 粘度 流れ場を代表する長さ

流動装置の設計 (1) 20 [2] 流れ系における損失 Re Reynolds 数 rv 2 mv l 流れの慣性力 ( 運動量 ) 粘性せん断力 Reの値が同一であれば, 流れの力学的状態は同一. Reの値が十分に大きいことは, 慣性力 >> 粘性力となるため, 流れは乱流 (turbulent flow) となる. Reの値が小さい場合は, 層流 (laminar flow) となる.

流動装置の設計 (1) 21 [2] 流れ系における損失 円管流れの場合, 管壁面における運動量流束 ( せん断応力 ) は, t w D 4L Dp Dp p 1 p 2 p 1 p D 2 D 4L Dp f rv 2 2 L Dp 4 f rv 2 2 圧力損失 L D

流動装置の設計 (1) 22 1 管内流れの圧力損失 圧力損失を無次元数で表すには? u m d r 圧力損失 : 流体と固体との接触面における摩擦により, エネルギーが 失われる. この損失により, 圧力が低下する. r 流体の密度 [kg s -1 ] u 管内の平均速度 [m s -1 ] d 管内径 [m] m 流体の粘度 [Pa s ] Dp l 管単位長さ当たりの圧力損失 [Pa m -1 ] ([ kg m -2 s -2 ) 物理量の数 : 5 個 基本単位の数 : 3 個

流動装置の設計 (1) 23 1 管内流れの圧力損失 ddp ru 2 l k æ dur ö ç è m ø d u m d r f k 2 Re d 無次元数を用いて表すと, 管内の流れが層流の場合, Fanning の摩擦係数 f 1 2 ddp ru 2 l f 16 Re Reynolds 数 Re rud m

流動装置の設計 (1) 24 [3] 管路における損失 流体が広い空間から円管に流入する場合, 流入口から境界層が発達する. 距離 L B ( 助走区間 ) 流通した後, 境界層が中心軸に達する. L B : 助走区間 発達した流れ

流動装置の設計 (1) 25 [3] 管路における損失 管軸方向に対する圧力勾配は, Dp L dp dz const 管表面の剪断応力は, t w D 4L Dp r 2 Dp L 粘性に関する Newton の法則より, t w h dv dr

流動装置の設計 (1) 26 演習 12-1 管表面における剪断応力, 粘性に関するNewton 式を用いて, 速度分布を表す式を求めよ. また, 最大となる速度を求めよ.

流動装置の設計 (1) 27 演習 12-1 ( 解答 ) # t w D 4L Dp r Dp 2 L r Dp dv h 2 L dr dv dr Dp 2hL r, v Dp 2hL t w h dv dr ò r dr # v Dp 4hL r2 C

流動装置の設計 (1) 28 演習 12-1 ( 解答 ) v Dp 4hL r2 C r R, v 0 C Dp 4hL R2 Dp Dp v r R v Dp 4hL r2 Dp 4h L 4hL L R2 2 2 DpR2 2 4hL 1 # % r & 2 ), 1 R ( r.. D æ ö ç 4h L è R ø 2 r = 0 v max DpR2 4hL