moea_joint_essay
102年
[化工製程] 單元操作、輸送現象
第 三 題
📖 題組：
五、在平衡級操作中，常用 Kremser方程式(如【表 1】)來計算板數(N)： 若 x、y 分別是某一成分(A)在液、氣相中的莫耳分率，xa、xb 分別代表成分 A 在進口及出口處之液相莫耳分率，$x_a^*$、$x_b^*$分別代表成分 A 在進口及出口處與氣相達平衡時之液相莫耳分率，試回答下列問題： 【表 1】 $N = \frac{\ln \left[ \frac{x_a - x_a^*}{x_b - x_b^*} \right]}{\ln \left[ \frac{x_a - x_b}{x_a^* - x_b^*} \right]}$
五、在平衡級操作中，常用 Kremser方程式(如【表 1】)來計算板數(N)： 若 x、y 分別是某一成分(A)在液、氣相中的莫耳分率，xa、xb 分別代表成分 A 在進口及出口處之液相莫耳分率，$x_a^*$、$x_b^*$分別代表成分 A 在進口及出口處與氣相達平衡時之液相莫耳分率，試回答下列問題： 【表 1】 $N = \frac{\ln \left[ \frac{x_a - x_a^*}{x_b - x_b^*} \right]}{\ln \left[ \frac{x_a - x_b}{x_a^* - x_b^*} \right]}$
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (三)
承第(二)小題。若將空氣的流率(V)增加，而其他條件不變，則 NH3的移除率會如何變化？請說明為什麼。（2 分）
思路引導 VIP
- 氣提塔中，氣體是作為洗滌劑帶走氨的媒介。
- 當氣體流率 V 增加時，氣提因子 S (=mV/L) 會增加。
小題 (一)
一稀薄(Dilute)氨水溶液，欲利用一連續逆流之氣提（Stripping）裝置，以空氣來移除水溶液中的氨(NH3)。系統中空氣的莫耳流率為 V，氨水溶液之莫耳流率為 L，且 NH3 在氣/液相間的平衡關係可利用 y = 0.8 x 來表示，請問此一操作中，若欲達 95％之移除率，則空氣對水溶液之最小流率比 $\left[ \frac{V}{L} \right]_{min}$ 為何？此時所需之理想板數為何？（5分）
思路引導 VIP
- 定義氣提程序的最小氣液比：發生於操作線與平衡線在塔底(進液口端，對於 stripping 來說)相交(Pinch point)。
- 平衡關係為 $y = 0.8x$，即 $m = 0.8$。
小題 (二)
承第(一)小題。若空氣的流率(V)是氨水流率(L)的 1.5 倍，整個裝置有 8 個板，總板效率為 75％。請利用 Kremser 方程式計算此一條件下 NH3的移除率。（8 分）
思路引導 VIP
- 已知操作條件 $V/L = 1.5$。
- 實際板數為 8 板，總板效率 = 75%，故理想板數 $N = 8 \times 0.75 = 6$ 板。