Объем биореактора с использованием пневматического перемешивания для производства хлорида натрия
Какой должен быть объем биореактора с использованием пневматического перемешивания, чтобы производить 60 тонн хлорида
Какой должен быть объем биореактора с использованием пневматического перемешивания, чтобы производить 60 тонн хлорида натрия с 10% концентрацией воды при комнатной температуре? Процесс производства включает загрузку воды в течение 20 минут, растворение хлорида натрия и выгрузку раствора в течение 10 минут. Средний размер частиц хлорида натрия составляет 2 мм, скорость массопереноса составляет 2 · 10−6 м/с, разница концентраций при массопереносе равна 450 кг/м3, коэффициент заполнения реактора составляет 0,8, а конечная плотность реакционной смеси равна 1070 кг/м3.
18.12.2023 22:46
Написать свой ответ:
Для решения этой задачи, мы должны учитывать различные факторы, такие как объем воды, концентрация хлорида натрия, размер частиц, скорость массопереноса, разница концентраций, коэффициент заполнения и конечная плотность реакционной смеси.
Сначала определим массу хлорида натрия, которую нам нужно произвести. При концентрации 10%, 60 тонн хлорида натрия содержат 6 тонн соли и 54 тонны воды.
Затем найдем объем воды в кубических метрах. 1 тонна воды составляет 1000 литров, следовательно, 54 тонны воды составляют 54 000 литров, что равно 54 000 кубическим метрам.
Теперь учтем время, необходимое для загрузки, растворения и выгрузки. Общее время составляет 20 + 10 = 30 минут или 0,5 часа.
Коэффициент заполнения реактора равен 0,8, что указывает на то, что 80% объема реактора будет заполнено веществами.
Теперь мы можем найти объем реактора, учитывая все эти факторы.
Объем реактора = (Общий объем веществ) / (Коэффициент заполнения реактора)
Общий объем веществ = Объем воды + Объем хлорида натрия
Объем хлорида натрия = Масса хлорида натрия / Плотность хлорида натрия
Плотность хлорида натрия = Разница концентраций * Скорость массопереноса
Объем реактора = (54 000 куб.м + (6 * 10^6 кг / 450 кг/м^3 * 2 * 10^(-6) м/с)) / 0,8
Объем реактора ≈ 67 220 куб.м
Таким образом, чтобы производить 60 тонн хлорида натрия с 10% концентрацией воды при комнатной температуре с использованием пневматического перемешивания, объем биореактора должен быть около 67 220 кубических метров.
Совет: Для лучшего понимания задачи, важно внимательно прочитать условие и разобрать его на отдельные части. Также полезно иметь представление о понятиях, связанных с химией и физикой, таких как концентрация, плотность, скорость массопереноса и т. д.
Дополнительное упражнение: Если концентрация хлорида натрия была бы 15% вместо 10%, какой был бы объем биореактора, необходимый для производства 75 тонн хлорида натрия? Все остальные значения остаются неизменными.