Massöverföring & separationsteknik / Mass transfer and separation ...

Värme- och strömningsteknik / Thermal and flow engineering
Massöverföring & separationsteknik /
Mass transfer and separation technology 424302 / 2013
Hemuppgift / Homework exercise H3+H4 26.3 → 9.4.2013
Obs: matrikelnummer = a b c d e och z = max(c,d,e)
Note: input data depends on matriculation number = a b c d e and z = max(c,d,e).
1303. En ny process utvecklas för att producera plastfolie, där foliet dras genom en vätskebassäng.
En liten försöksanläggning används för att få information om hur stor kraft, F (N), behövs
för att dra folier med olika bredder B (m) genom vätskan medan folier är dränkta över en
viss längd L (m). I testanläggningen används vatten, med densiteten ρ = 1000 kg/m 3 ,
viskositeten η = 10 -3 Pa·s, medan L = 1 m.
Resultatet fås som ett samband mellan kraften F (N), bredden B (m) och hastigheten med
vilken folierna dras genom vätskan, v (m/s): F
( .
c ) v
B
a. Gör en dimensionsanalys som ger sambandet mellan kraften F (N), folie-dimensionerna
L (m) och B (m), hastigheten v (m/s), vätskans densitet ρ (kg/m 3 ) och dynamiska
viskositeten η (Pa·s), dvs F = f(L, B, v, ρ, η).
Eftersom folierna kommer att ha samma tjocklek, densitet osv. i både i testförsöken och
den verkliga processen behövs de inte beaktas.
b. Beräkna kraften F som behövs för att dra en folie med bredden B = ½·z (m) med
hastigheten v = ½·(c+1) m/s och dränkt över längden L = 20 m genom en mera viskös
vätska som har densiteten ρ = 1000 kg/m 3 och viskositeten η = 10 -2 Pa·s.
1303. A new process is developed for the production of plastic foil during which the foil is pulled
through a liquid bath. A small test set-up is used to obtain information on what force, F (N),
is needed to pull foils with varying width B (m) through the liquid where the foil is
submerged over a certain length L (m). In the test set-up water is used with density ρ = 1000
kg/m 3 , viscosity η = 10 -3 Pa·s, while L = 1 m.
As a result a relation is found between force F (N), width B (m) and the velocity with which
the foils are pulled through the liquid: F
( .
c ) v
B
a. Use a dimensional analysis that gives the relation between force F (N), foil dimensions B
(m) and L (m), velocity v (m/s), liquid density ρ (kg/m 3 ) and dynamic viscosity η (Pa·s), i.e. F
= f(L, B, v, ρ, η).
Since the foils would all have the same thickness, density etc. during the tests and in the full
scale process these need not be considered.
b. Calculate the force F needed to pull a foil with width B = ½·z (m) with velocity v = ½·(c+1)
m/s while submerged over length L = 20 m through a more viscous liquid with density ρ =
1000 kg/m 3 , viscosity η = 10 -2 Pa·s.

Värme- och strömningsteknik / Thermal and flow engineering
Massöverföring & separationsteknik /
Mass transfer and separation technology 424302 / 2013
Hemuppgift / Homework exercise H3+H4 26.3 → 9.4.2013
Obs: matrikelnummer = a b c d e och z = max(c,d,e)
Note: input data depends on matriculation number = a b c d e and z = max(c,d,e).
1304. Vid atmosfäriskt tryck och rumstemperatur sätts identiska volymer av en gas (ämne A) och
en vätska (ämne B) tillsammans i en stängd behållare. Efter att blanda ämnena kraftigt visar
det sig att trycket hat sjunkit till värdet p = a/(a+z) (bar) medan temperaturen inte har
ändrats.
a. Beräkna, med antagandet att vätskans ångtryck kan försummas (pB° ≈ 0),
fördelningskoefficienten, mA (-), för ämne A, definierat som
m A
3
koncentration
i gasfasen (mol/m )
3
koncentration
i vätskefasen
(mol/m )
b. En mättning visar att ångtrycket för ämne B vid rumstemperatur är pB° = 0.003·(a+d) bar.
Med antagandet att xB ≈ 1, beräkna på nytt fördelningskoefficienten mA (-) för ämne A.
1304. At atmospheric pressure and room temperature two identical volumes of a gas (substance A)
and a liquid (substance B) are put together in a closed container. After intensive mixing it is
found that the pressure has decreased to a value p = a/(a+z) (bar) while temperature hasn’t
changed.
a. Under the assumption that the vapour pressure of the liquid can be neglected, (pB° ≈ 0),
calculate the distribution coefficient, mA (-), for substance A, defined as
m A
3
concentration
in gas phase (mol/m )
3
concentration
in liquid phase (mol/m )
b. A measurement shows that for substance B at room temperature, pB° = 0.003·(a+d) bar.
Assuming that xB ≈ 1, calculate again the distribution coefficient mA (-), for substance A.