minyak ringan panas memanaskan air dalam penukar yang kehilangan 10% haba yang dibebaskan oleh aliran panas kepada persekitaran. Cari kadar alir air ṁc yang diperlukan.
Dalam tindak balas Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2, 6 g Fe2O3 bertindak balas sepenuhnya (bahan tindak balas lain berlebihan) dan 3.57 g Fe dikutip. Cari hasil peratusan Y.
M(Fe2O3) = 159.69 g/molM(Fe) = 55.85 g/molsebenar: 3.57 g
Y = %
3Larutan
1.Imbangan jisim
Jawapan: ṁ2 = 900 kg/h
Imbangan jisim keadaan mantap: masuk = keluar bagi jumlah dan bagi setiap komponen. Masalah pengadunan menggabungkan kedua-duanya.
Komponen penghubung: komponen yang melalui satu aliran tanpa berubah (di sini zat terlarut) menghubungkan aliran secara langsung. Kemudian imbangan jumlah memberikan yang selebihnya.
Imbangan zat terlarut
F·xF = P·xP → P = 4900·19/35 = 2660 kg/h
Jawapan
P = 2660 kg/h
3.Imbangan tenaga
Jawapan: tout = 20.05 °C
Imbangan tenaga penukar: tanpa kehilangan, ṁhcp,h(Th,in − Th,out) = ṁccp,c(tout − tin).
Haba yang dibebaskan oleh aliran panas
Q = 2·2.1·(140 − 110) = 126 kW
Haba yang diserap oleh air
tout = tin + Q/(ṁccp,c) = 10 + 126/(3·4.18) = 20.05 °C
Jawapan
tout = 20.05 °C
4.Imbangan tenaga
Jawapan: ṁc = 1.356 kg/s
Imbangan tenaga dengan kehilangan: haba dibebaskan = haba diserap + haba hilang.
Haba dibebaskan
Qh = 2·2.1·(180 − 150) = 126 kW
Haba yang sampai kepada air
Qc = (1 − 0.1)·126 = 113.4 kW
Kadar alir air
ṁc = Qc/(cp,c·Δt) = 113.4/(4.18·20) = 1.356 kg/s
Jawapan
ṁc = 1.356 kg/s
5.Hukum gas unggul
Jawapan: P = 261 kPa
Hukum gas unggul: PV = nRT, dengan n = m/M.
Mol
n = m/M = 150/28.01 = 5.355 mol
T = 20 + 273.15 = 293.1 K
Tekanan
P = nRT/V = 5.355·8.314·293.1/0.05 = 261 kPa
Jawapan
P = 261 kPa
6.Hukum gas unggul
Jawapan: V2 = 2.853 L
Hukum gas gabungan: bagi jumlah gas unggul yang tetap, P1V1/T1 = P2V2/T2.
Suhu mutlak
T1 = 283.1 K, T2 = 323.1 K
Hukum gas gabungan
V2 = V1·(P1/P2)·(T2/T1) = 10·(100/400)·(323.1/283.1) = 2.853 L
Jawapan
V2 = 2.853 L
7.Stoikiometri
Jawapan: m = 6.614 g
Stoikiometri: persamaan seimbang mengira zarah, bukan gram. Tukar jisim kepada mol dengan n = m/M, gunakan pekali persamaan sebagai nisbah mol, kemudian tukar balik dengan m = n·M. Dengan dua bahan tindak balas, bahan tindak balas pengehad ialah yang habis dahulu dan menentukan berapa banyak hasil terbentuk.
Mol setiap bahan tindak balas
n(Fe2O3) = 8/159.69 = 0.0501 mol
n(CO) = 8/28.01 = 0.2856 mol
Bahan tindak balas pengehad
0.0501/1 = 0.0501, 0.2856/3 = 0.0952 → Fe2O3
Jisim hasil
n(CO2) = 0.0501·3 = 0.1503 mol
m = 0.1503·44.01 = 6.614 g
Jawapan
m = 6.614 g
8.Stoikiometri
Jawapan: Y = 85.06 %
Stoikiometri: persamaan seimbang mengira zarah, bukan gram. Tukar jisim kepada mol dengan n = m/M, gunakan pekali persamaan sebagai nisbah mol, kemudian tukar balik dengan m = n·M. Dengan dua bahan tindak balas, bahan tindak balas pengehad ialah yang habis dahulu dan menentukan berapa banyak hasil terbentuk.