2010 Fach Vormittag Frage 26
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26. In einem Einphasenverdampfer beträgt die Menge der Flüssigkeit 5000 kg/h. Eine NaOH-Wasserlösung mit einer Temperatur von 140 °C und einer Konzentration von 20 % (gew.%) wird verdampft und konzentriert, sodass eine Konzentration von 50 % (gew.%) erreicht wird. Es ist bekannt, dass der Dampfdruck bei dieser Temperatur 0,4 MPa beträgt. Der kondensierte Dampf wird bei der Sättigungstemperatur abgeleitet. Die Enthalpie dieses gesättigten Dampfs beträgt 2138,5 kJ/kg. Der durchschnittliche Druck im Verdampfungsraum beträgt 0,055 MPa. Der Siedepunkt der Lösung liegt bei 130 °C. Die Enthalpie des gesättigten Dampfs beträgt 2292,2 kJ/kg. Die spezifische Wärmekapazität der anfänglichen und endgültigen Konzentrationen der Rohflüssigkeit beträgt 3,47 kJ/(kg °C). Der Wärmeverlust beträgt 6 % der Menge an Dampf, die zur Erwärmung benötigt wird. Hinweis: Welcher der folgenden Werte gibt den benötigten Dampfverbrauch zur Erwärmung an (kg/h)? A. 2709 B. 2726 C. 4500 D. 2661 Rechenweg zur Lösung
Ist die Anfangstemperatur der Rohflüssigkeit 140?
Der Autor kennt das Buch nicht gut. Die Temperatur der Ausgangsflüssigkeit im Titel muss falsch sein. Im Verdampfen gibt es zwei sehr wichtige Gleichungen für das Energiegleichgewicht. Eines ignoriert die Verdichtungswärme, das andere nicht. In dieser Aufgabe wird es nicht erwähnt, aber anhand der textlichen Bedingungen lässt sich nur mit dem Ersteren rechnen. Dr*(1-0,06) = Wr′ + Fcp(t1-t0). Einfach die Daten einsetzen.
Die Enthalpie des gesättigten Dampfes beträgt 2138,5 kJ/kg. Die Angabe im Problem ist falsch – es handelt sich dabei um die Verdampfungswärme
Mit dem Titel sollte es keine Probleme geben. Für diese Aufgabe kann man einfach die Formel anwenden – wobei die Verdünnungswärme berücksichtigt werden muss: DR = Wr + (F – W) * c1 * t1 – F * c0 * t0 + Qverlust. Die Menge an verdunstendem Wasser beträgt W = 5000 * (1 – 0,2/0,5) = 3000 kg/Stunde. Bei Gleichgewicht der Energien gilt: D * 2138,5 * (1 – 0,06) = 3000 * 2292,2 + (5000 – 3000) * 3,47 * 130 – 5000 * 3,47 * 140. Damit ergibt sich D = 2661 kg/Stunde