रसायन इंजीनियरिंग संबंधी प्रमाणन परीक्षाओं से संबंधित विषय – 2: असमजात पदार्थों का विभाजन, ठोस पदार्थों का तरलीकरण
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इस पोस्ट को अंतिम बार zhanghp30 द्वारा 2018-10-19 13:37 पर संपादित किया गया।1. विशेषज्ञता संबंधी जानकारी:
(1) कणों का गिरने की गति: ut = d²*(ps – p)*g/18μi (स्टोक्स क्षेत्र, Rep)
(4) किसी निश्चित दबाव पर, किसी घुलनशील मिश्रण को फिल्टर बॉक्स की सहायता से छाना जाता है। फिल्टरिंग का समय 20 मिनट है; इस प्रक्रिया में 20 मीटर³ तरल पदार्थ प्राप्त होता है। फिल्टर केक को धोया नहीं जाता। इसे अलग-जोड़ने में 15 मिनट लगते हैं। फिल्टर केक को संपीड़ित नहीं किया जा सकता, एवं माध्यम में होने वाला प्रतिरोध नगण्य है। कृपया, इस मशीन की उत्पादन क्षमता ज्ञात कीजिए ； यदि फिल्टरिंग का दबाव 20% बढ़ जाए, तो उपकरण को इकट्ठा/अलग करने में लगने वाला समय वैसा ही रहेगा। ऐसी स्थिति में उत्पादन क्षमता 【विश्लेषण】
tw = 0, t = 1/3 है, td = 1/4 है।
Q = V/tw + t + td = 20/(1/3 + 1/4) = 34.3 मीटर³/घंटा।
माध्यम का प्रतिरोध नगण्य है; अतः V² = KA²·T।
KA² = 400/(1/3) = 1200 मीटर⁶/घंटा।
K = 2k·ΔP^(1–S); चूँकि S = 0 है, इसलिए K, दबाव-अंतर के समानुपात में है। अतः K’ = 1.2K।
V² = K’A²·T’; T’ = 0.2778 घंटा।
अतः Q’ = 20/(0.2778 + 0.25) = 37.89 मीटर³/घंटा।
(5) 3% ठोस-घटक वाले किसी तरल पदार्थ को एक छोटे आकार के फिल्टर से स्थिर दबाव पर फिल्टर किया जा रहा है। फिल्टर के आयाम 200 मिमी × 200 मिमी × 20 मिमी हैं; कुल फिल्टरों की संख्या 10 है। अवक्षेपों को फिल्टरों में भरने में 2 घंटे लगते हैं। फिल्टर-केक में ठोस-घटकों का अनुपात 60% है; फिल्टर-केक संपीड्य नहीं है। माध्यम का प्रतिरोध नगण्य है। धोने हेतु उपयोग में आने वाले जल का विस्कोसिटी, दबाव आदि, तरल पदार्थ के विस्कोसिटी एवं फिल्टरिंग दबाव-अंतर के समान है। धोने हेतु उपयोग में आने वाले जल की मात्रा, तरल पदार्थ की मात्रा का 10% है। प्रत्येक बार अवक्षेपों को हटाने में 0.5 घंटा लगता है। फिल्टरिंग संबंधी स्थिरांक एवं फिल्टर की उत्पादन क्षमता ज्ञात कीजिए। 【विश्लेषण】
एकक फिल्ट्रेट का आयतन:
$r = \frac{LA}{V} = \frac{Q}{1 - S - Q} = \frac{0.03}{0.6 - 0.03} = 0.053$
फिल्टरिंग क्षेत्रफल:
$A = 0.2 \times 0.2 \times 10 \times 2 = 0.8 \, \text{m}^3$
फिल्टर्ड अपशिष्ट का आयतन:
$V = \frac{V_{\text{अपशिष्ट}}}{r} = \frac{0.2 \times 0.2 \times 0.02 \times 10}{0.053} = 0.15 \, \text{m}^3$
माध्यम का प्रतिरोध नगण्य है।
$V^2 = KA^2T$,
$K = \frac{V^2}{A^2T} = \frac{0.15^2}{0.8^2 \times 2} = 0.01758 \, \text{m}^2/\text{h}$
$\frac{dV}{dT} = \frac{KA^2}{2(V + Ve)} = \frac{KA^2}{2V} = \frac{0.01758 \times 0.8^2}{2 \times 0.15} = 0.0375 \, \text{m}^3/\text{h}$
$(\frac{dV}{dT})_w = \frac{1}{4}(\frac{dV}{dT})e = \frac{0.0375}{4} = 9.38 \times 10^{-3} \, \text{m}^3/\text{h}$
$t_w = \frac{V_w}{(\frac{dV}{dT})_w} = \frac{0.1 \times 0.15}{9.38 \times 10^{-3}} = 1.6 \, \text{घंटे}$
अतः उत्पादन क्षमता:
$Q = \frac{V}{t + t_w + t_d} = \frac{0.15}{2 + 1.6 + 0.5} = 0.0366 \, \text{m}^3/\text{h}$
tw = 0, t = 1/3 है, td = 1/4 है।
Q = V/tw + t + td = 20/(1/3 + 1/4) = 34.3 मीटर³/घंटा।
माध्यम का प्रतिरोध नगण्य है; अतः V² = KA²·T।
KA² = 400/(1/3) = 1200 मीटर⁶/घंटा।
K = 2k·ΔP^(1–S); चूँकि S = 0 है, इसलिए K, दबाव-अंतर के समानुपात में है। अतः K’ = 1.2K।
V² = K’A²·T’; T’ = 0.2778 घंटा।
अतः Q’ = 20/(0.2778 + 0.25) = 37.89 मीटर³/घंटा।
(5) 3% ठोस-घटक वाले किसी तरल पदार्थ को एक छोटे आकार के फिल्टर से स्थिर दबाव पर फिल्टर किया जा रहा है। फिल्टर के आयाम 200 मिमी × 200 मिमी × 20 मिमी हैं; कुल फिल्टरों की संख्या 10 है। अवक्षेपों को फिल्टरों में भरने में 2 घंटे लगते हैं। फिल्टर-केक में ठोस-घटकों का अनुपात 60% है; फिल्टर-केक संपीड्य नहीं है। माध्यम का प्रतिरोध नगण्य है। धोने हेतु उपयोग में आने वाले जल का विस्कोसिटी, दबाव आदि, तरल पदार्थ के विस्कोसिटी एवं फिल्टरिंग दबाव-अंतर के समान है। धोने हेतु उपयोग में आने वाले जल की मात्रा, तरल पदार्थ की मात्रा का 10% है। प्रत्येक बार अवक्षेपों को हटाने में 0.5 घंटा लगता है। फिल्टरिंग संबंधी स्थिरांक एवं फिल्टर की उत्पादन क्षमता ज्ञात कीजिए। 【विश्लेषण】
एकक फिल्ट्रेट का आयतन:
$r = \frac{LA}{V} = \frac{Q}{1 - S - Q} = \frac{0.03}{0.6 - 0.03} = 0.053$
फिल्टरिंग क्षेत्रफल:
$A = 0.2 \times 0.2 \times 10 \times 2 = 0.8 \, \text{m}^3$
फिल्टर्ड अपशिष्ट का आयतन:
$V = \frac{V_{\text{अपशिष्ट}}}{r} = \frac{0.2 \times 0.2 \times 0.02 \times 10}{0.053} = 0.15 \, \text{m}^3$
माध्यम का प्रतिरोध नगण्य है।
$V^2 = KA^2T$,
$K = \frac{V^2}{A^2T} = \frac{0.15^2}{0.8^2 \times 2} = 0.01758 \, \text{m}^2/\text{h}$
$\frac{dV}{dT} = \frac{KA^2}{2(V + Ve)} = \frac{KA^2}{2V} = \frac{0.01758 \times 0.8^2}{2 \times 0.15} = 0.0375 \, \text{m}^3/\text{h}$
$(\frac{dV}{dT})_w = \frac{1}{4}(\frac{dV}{dT})e = \frac{0.0375}{4} = 9.38 \times 10^{-3} \, \text{m}^3/\text{h}$
$t_w = \frac{V_w}{(\frac{dV}{dT})_w} = \frac{0.1 \times 0.15}{9.38 \times 10^{-3}} = 1.6 \, \text{घंटे}$
अतः उत्पादन क्षमता:
$Q = \frac{V}{t + t_w + t_d} = \frac{0.15}{2 + 1.6 + 0.5} = 0.0366 \, \text{m}^3/\text{h}$
इस पोस्ट को अंतिम बार zhanghp30 द्वारा 2020-1-16 को 10:37 बजे संपादित किया गया। किसी तरल पदार्थ में 20% (द्रव्यमान के हिसाब से) ठोस पदार्थ एवं 80% (द्रव्यमान के हिसाब से) जल होता है। 4C फिल्टरेशन के बाद, फिल्टर किए गए पदार्थ में 50% (द्रव्यमान के हिसाब से) ठोस पदार्थ एवं शेष जल होता है। फिल्टर किए गए पानी में कोई ठोस पदार्थ नहीं होता; सारा ठोस पदार्थ फिल्टर केक में ही रह जाता है। जब फिल्टर किए गए पानी की मात्रा 1 मीटर³ होती है, तो ठोस पदार्थ का द्रव्यमान कितना होगा?
A. 333.3 किग्रा
B. 500 किग्रा
C. 200 किग्रा
D. 666.6 किग्रा
[व्याख्या] मान लीजिए कि प्रत्येक बार 1 मीटर³ फिल्टर किया गया पानी प्राप्त होता है, तो फिल्टर केक में ठोस पदार्थ का द्रव्यमान M होगा। इसलिए,
M/0.2 = 1 × P_पानी + M/0.5 = 1000 + 2M = 5M
अतः, M = 333.3 किग्रा।
(7) 1.5 मीटर व्यास वाले फ्लूइडाइज्ड बेड में, कोयले को सीधे गैस के उपयोग से ठंडा करके सेमी-कोक तैयार किया जाता है। ज्ञात है कि सेमी-कोक का प्रसंस्करण दर 4200 किग्रा/घंटा है, घनत्व 1120 किग्रा/मी³ है, बेड लेयर में छिद्रों का प्रतिशत 0.6 है, एवं सेमी-कोक कणों का बेड लेयर में रहने का समय 10 मिनट है। ऐसी स्थिति में बेड लेयर में दबाव-अंतर कितना होगा? 【विश्लेषण】 मान लीजिए कि बेडलेयर का आयतन V है, एवं उसका व्यास D है। तब Lmf = V / (0.785 × D²) होगा। चूँकि V = 4000 × 10/60/1120 × (1 – 0.6) = 1.49 m³ है, इसलिए Lmf = 1.49 / (0.785 × 1.5²) = 0.844 मीटर होगा। दबाव-ह्रास DetaP = Lmf × (1 – s) × (ps – p) × g = 0.844 × 0.4 × 1120 × 9.81 = 3709 पास्कल होगा।
【सारांश】 इस भाग में प्रश्नों की कठिनाई स्तर मध्यम है; प्रश्नों का अनुपात कुल प्रश्नों की संख्या की तुलना में कम है। हालाँकि, कुछ कठिन प्रश्न भी हैं। निश्चित-बेड फिल्टरेशन, ठोस कण, प्लेट-फ्रेम फिल्टर एवं स्थिर-दबाव फिल्टरेशन जैसे विषय अक्सर पूछे जाने वाले विषय हैं। बहुगुणन करते समय, सबसे बुनियादी अवधारणाओं, सूत्रों, एवं समस्याओं को हल करने की विधियों को जानना आवश्यक है।
A. 333.3 किग्रा
B. 500 किग्रा
C. 200 किग्रा
D. 666.6 किग्रा
[व्याख्या] मान लीजिए कि प्रत्येक बार 1 मीटर³ फिल्टर किया गया पानी प्राप्त होता है, तो फिल्टर केक में ठोस पदार्थ का द्रव्यमान M होगा। इसलिए,
M/0.2 = 1 × P_पानी + M/0.5 = 1000 + 2M = 5M
अतः, M = 333.3 किग्रा।
(7) 1.5 मीटर व्यास वाले फ्लूइडाइज्ड बेड में, कोयले को सीधे गैस के उपयोग से ठंडा करके सेमी-कोक तैयार किया जाता है। ज्ञात है कि सेमी-कोक का प्रसंस्करण दर 4200 किग्रा/घंटा है, घनत्व 1120 किग्रा/मी³ है, बेड लेयर में छिद्रों का प्रतिशत 0.6 है, एवं सेमी-कोक कणों का बेड लेयर में रहने का समय 10 मिनट है। ऐसी स्थिति में बेड लेयर में दबाव-अंतर कितना होगा? 【विश्लेषण】 मान लीजिए कि बेडलेयर का आयतन V है, एवं उसका व्यास D है। तब Lmf = V / (0.785 × D²) होगा। चूँकि V = 4000 × 10/60/1120 × (1 – 0.6) = 1.49 m³ है, इसलिए Lmf = 1.49 / (0.785 × 1.5²) = 0.844 मीटर होगा। दबाव-ह्रास DetaP = Lmf × (1 – s) × (ps – p) × g = 0.844 × 0.4 × 1120 × 9.81 = 3709 पास्कल होगा।
【सारांश】 इस भाग में प्रश्नों की कठिनाई स्तर मध्यम है; प्रश्नों का अनुपात कुल प्रश्नों की संख्या की तुलना में कम है। हालाँकि, कुछ कठिन प्रश्न भी हैं। निश्चित-बेड फिल्टरेशन, ठोस कण, प्लेट-फ्रेम फिल्टर एवं स्थिर-दबाव फिल्टरेशन जैसे विषय अक्सर पूछे जाने वाले विषय हैं। बहुगुणन करते समय, सबसे बुनियादी अवधारणाओं, सूत्रों, एवं समस्याओं को हल करने की विधियों को जानना आवश्यक है।
इस अध्याय में हमेशा सूत्रों में भ्रम पैदा हो जाता है! क्या कोई अच्छा तरीका है?
मुख्य रूप से स्टोक्स सूत्र एवं स्थिर दबाव पर फिल्टरिंग संबंधी सूत्रों, तथा फिल्टर केक को धोने संबंधी सूत्रों पर ध्यान देना आवश्यक है। इन ही मूलभूत सूत्रों को अच्छी तरह याद रखें! बाकी लोगों को तो बस उस स्थान का पता जानना ही पर्याप्त है!