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cggzkm

金虫 (正式写手)

[求助] 求助工艺设计上的一个问题

请问下，用一瓶瓶装氮气向一个50L的反应釜内充满氮气，氮气瓶出口压力设定在1mpa，管道直径为1cm，将反应釜内的空气排干净需要多长时间？空气排干净后将反应釜压力升至0.3mpa需要多长时间？烦请另外告知计算方法。
另外请问下氮气随温度升高体积的变化？
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1楼 2012-03-19 20:12:03
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青石KL

木虫 (正式写手)

生活、学习、运动之青石
★ ★
3088: 金币+2, 鼓励交流，希望为工艺技术版带来更多好的交流帖子，o(∩_∩)o... 2012-03-22 17:04:33
nwxjh: 回帖置顶 2012-03-23 08:36:23
引用回帖:
6楼: Originally posted by 青石KL at 2012-03-19 01:35:55:
那估计时间是无穷大，你的空气被稀释到0.0001%算不算空气干净了呢？

1）：qm,in-qm,out=dm/dt
①求qm,in：首先假设反应釜维持常压，氮气瓶出口压力设定在1mpa，依据伯努利方程，△P/ρ=hf，hf=λ*(l/d)*(u^2/2),当然这其中关键的是λ，我觉得应该处于阻力平方区（先假设λ算出流速，然后通过流速计算雷诺数Re，然后验证λ）。可以得到流速u，然后qm,in=u*A*ρ(N2).
②qm,out:从你的题目可以知道u(out)=u(in)，ρ(out)=ρ(N2)*x(N2)+ρ(O2)*x(O2),
qm,out=u(out)*A*ρ(out)。其中x(O2)=1-x(N2)。
③dm/dt：m=V*ρ(out)。dm/dt=V*[ρ(N2-ρ(O2)]*{d[x(N2)]/dt}；
三式联立dt=V*[ρ(N2-ρ(O2)]/u*A*ρ(N2)-u(out)*A*{ρ(O2)+[ρ(N2-ρ(O2)]*x(N2)}*d[x(N2)].带入你需要的最后的氮气浓度、积分就是时间。
2）计算时间需要应用质量守恒定律：
①qm,in=dm/dt，（参看化工原理质量守恒与连续性方程。其中qm,in=ρ*A*u（A为截面积）。那么dm/dt怎么计算了？
②假设气体满足理想状态方程PV=nRT(当然其他的方程也适合），m=M(摩尔质量）*PV/RT。dm/dt=d（PVM/RT)/dt（其中P是变量，其他的为固定值）
③，①中的计算可得出u=sqrt[2*△P*d/(ρ*λ*l)]，其中△P=1MPa-P（p为罐子2里面的瞬时压力）将u=sqrt[2*△P*d/(ρ*λ*l)]、dm/dt=d（PVM/RT)/dt带入qm,in=dm/dt可以得到dt=VM/{ρ*Ap*RT*sqrt[2*d/(ρ*λ*l)]}*[dP/sqrt(1MPa-P)]，积分就是您的时间。
希望对你有帮助。
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找一知心人说说话！！！快点来么。
21楼2012-03-22 16:11:05
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青石KL

木虫 (正式写手)

生活、学习、运动之青石
★
3088: 金币+1, 鼓励交流，希望为工艺技术版带来更多好的交流帖子，o(∩_∩)o... 2012-03-22 17:04:41
nwxjh: 回帖置顶 2012-03-23 08:36:29
引用回帖:
21楼: Originally posted by 青石KL at 2012-03-21 20:11:05:
1）：qm,in-qm,out=dm/dt
①求qm,in：首先假设反应釜维持常压，氮气瓶出口压力设定在1mpa，依据伯努利方程，△P/ρ=hf，hf=λ*(l/d)*(u^2/2),当然这其中关键的是λ，我觉得应该处于阻力平方区（先假设λ算出流速 ...

1）：qm,in-qm,out=dm/dt
①求qm,in：首先假设反应釜维持常压，氮气瓶出口压力设定在1mpa，依据伯努利方程，△P/ρ=hf，hf=λ*(l/d)*(u^2/2),当然这其中关键的是λ，我觉得应该处于阻力平方区（先假设λ算出流速，然后通过流速计算雷诺数Re，然后验证λ）。可以得到流速u，然后qm,in=u*A*ρ(N2).
②qm,out:从你的题目可以知道u(out)=u(in)，ρ(out)=ρ(N2)*x(N2)+ρ(O2)*x(O2),
qm,out=u(out)*A*ρ(out)。其中x(O2)=1-x(N2)。
③dm/dt：m=V*ρ(out)。dm/dt=V*[ρ(N2-ρ(O2)]*{d[x(N2)]/dt}；
三式联立dt=V*[ρ(N2-ρ(O2)]/【u*A*ρ(N2)-u(out)*A*{ρ(O2)+[ρ(N2-ρ(O2)]*x(N2)}】*d[x(N2)].带入你需要的最后的氮气浓度、积分就是时间。
2）计算时间需要应用质量守恒定律：
①：qm,in=dm/dt，（参看化工原理质量守恒与连续性方程。其中qm,in=ρ*A*u（A为截面积）。那么dm/dt怎么计算了？
②：假设气体满足理想状态方程PV=nRT(当然其他的方程也适合），m=M(摩尔质量）*PV/RT。dm/dt=d（PVM/RT)/dt（其中P是变量，其他的为固定值）
③：①中的计算可得出u=sqrt[2*△P*d/(ρ*λ*l)]，其中△P=1MPa-P（p为罐子2里面的瞬时压力）将u=sqrt[2*△P*d/(ρ*λ*l)]、dm/dt=d（PVM/RT)/dt带入qm,in=dm/dt可以得到dt=VM/{ρ*Ap*RT*sqrt[2*d/(ρ*λ*l)]}*[dP/sqrt(1MPa-P)]，积分就是您的时间。
希望对你有帮助。
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22楼2012-03-22 16:15:39
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jiefj

金虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

★
感谢参与，应助指数 +1
mjlyxm: 金币+1, 鼓励交流，欢迎常来。。。。。O(∩_∩)O~ 2012-03-20 11:26:32
楼上的是在抬杠哟
2楼说的清楚的，取尾气测含氧
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7楼2012-03-20 08:48:18
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普通回帖

haha415

铁杆木虫 (著名写手)

【答案】应助回帖

★ ★
感谢参与，应助指数 +1
mjlyxm: 金币+2, 感谢认真交流，工艺技术版期待您更多的关注~~O(∩_∩)O~ 2012-03-19 21:16:50
是否是忌空气反应，正常我们做法有以下两种，一种边充压边排放，一种充正压后再排放（反复3次），再取尾气测含氧，合格继续充氮气到所需压力。
到0.3MPa很快的，一般钢瓶压力10.6MPa，充到0.3MPa小几分钟吧
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精武出手，无人能躲！
2楼2012-03-19 20:29:25
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cggzkm

金虫 (正式写手)
是的，反应不能有空气所以用氮气做保护气体，我现在是用边充压边排放，担不是很清楚什么时候排干净了，有没有什么好的判断方法
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3楼2012-03-19 20:40:30
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青石KL

木虫 (正式写手)

生活、学习、运动之青石

【答案】应助回帖

★
感谢参与，应助指数 +1
mjlyxm: 金币+1, 鼓励交流 2012-03-19 21:17:26
你的将空气排干净是什么概念？是指钢瓶中的氧含量小于多少？
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4楼2012-03-19 20:44:47
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cggzkm

金虫 (正式写手)
mjlyxm: , 楼主，如果你想和哪一层楼的交流，就点击那层楼右下方的第二个“引用回复”，这样回复，那个人才能比较快的知道你的答案及你想问的问题~~O(∩_∩)O~ 2012-03-19 21:19:17
希望反应釜内完全没有空气，全部是氮气
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5楼2012-03-19 20:48:44
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青石KL

木虫 (正式写手)

生活、学习、运动之青石
引用回帖:
5楼: Originally posted by cggzkm at 2012-03-19 00:48:44:
希望反应釜内完全没有空气，全部是氮气

那估计时间是无穷大，你的空气被稀释到0.0001%算不算空气干净了呢？
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6楼2012-03-19 21:35:55
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haha415

铁杆木虫 (著名写手)

【答案】应助回帖

★
mjlyxm: 金币+1, 感谢应助，欢迎常来~~ 2012-03-20 14:03:30
我们这忌空气反应正常测尾氧小于百分之一。尾气用气囊取，仪器分析约三分钟

[ 发自手机版 http://muchong.com/3g ]
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8楼2012-03-20 11:50:52
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haha415

铁杆木虫 (著名写手)

【答案】应助回帖

★
mjlyxm: 金币+1 2012-03-20 14:03:55
有时化工操作过程经验很重要，理论正常难以应用，因为主客观因素影响很大。
这些事你多操作几次就明白了

[ 发自手机版 http://muchong.com/3g ]
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精武出手，无人能躲！
9楼2012-03-20 11:53:33
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zhouqincoco

银虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

★
感谢参与，应助指数 +1
mjlyxm: 金币+1, 鼓励应助 2012-03-20 14:03:49
用那个测氧仪器可以吗，化工厂里安全员用的那种
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10楼2012-03-20 12:05:21
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