esercizi estivi di tecnologie chimiche industriali

ESERCIZI ESTIVI DI TECNOLOGIE CHIMICHE INDUSTRIALI
Classe 3° AC – prof. Loredana Riccardi
Anno scolastico 2015/16
Esegui i seguenti esercizi sul libro di testo:
pag. 14 n° 2, 4, 5, 6, 7
pag. 71 n°1,2
pag. 147 dal n° 1 al n°14
pag. 191 n° 1, 2, 4
pag. 363 n° 1, 2, 3, 4
pag. 401 dal n°1 al n° 9, n° 12
Risolvi i seguenti problemi:
1. In un serbatoio a pressione è contenuto del gas a P = 1,5 ata e del liquido avente peso
specifico = 1,1 kgf /litro fino ad un livello di 5m dal fondo. Calcolare la pressione
assoluta misurata da un manometro posto sul fondo
2. Un liquido di densità 0,88 g/cm3 ,scorre in una tubazione di diametro 40cm, con una
portata di 500 kg/min. Calcolare la velocità in m/s.
3. A quale pressione in ATA e in Pa è sottoposto un batiscafo immerso nella fossa delle
Marianne a 11000 m sotto il livello del mare ( ρ= 1,025 g/cm3 )
4. In un condotto di diametro 54,5mm scorre acqua con densita= 0,998 kg/dm3 e viscosità 1
cP alla velocità di 0,9 m/s. Determinare il tipo di moto e la velocità che lo farebbe
passare da un tipo all’altro fissando come numero di Reynolds di transizione 2100.
5. Un liquido ideale di densità 1,5 kg/dm3 si muove a 10 m di quota in una tubazione
di diametro 1 cm alla portata di 2,3 m3/h e alla pressione di 2 kg/cm2. Calcolare la
pressione che si raggiunge in un punto più a valle nel quale l'altezza dal suolo è di 18 m.
6. Determinare le perdite di carico continue che si verificano in un tratto di
tubazione di diametro 50 mm e di lunghezza di 500 m quando la portata è di 4 kg/s
di un liquido di densità 0,95 g/cm3 e viscosità 1,2 cPoise (si assuma che la scabrezza ε/d
= 0,003).
7. Determinare le perdite di carico continue che si verificano in un tratto di tubazione di
diametro 50 mm e di lunghezza di 500 m quando la portata è di 4 kg/s di un liquido di
densità 0,95 kg/dm3 e viscosità 1,2 cPoise (si assuma che la scabrezza ε/d = 0,003).
8. Un fluido di densità 1,2 kg/dm3 e viscosità 20 cPoise si muove in una tubazione di
diametro 20 mm alla portata di 20 m3/h. Calcolare le perdite di carico continue se la
tubazione è lunga 1km ( si assuma la scabrezza ε/d = 0,03)
9. 0,18 m3/s di acqua devono essere trasferiti dal serbatoio D1 (h1 = -1 m) al serbatoio D2
(h2
= 9m). La tubazione è lunga 100 m ed ha diametro 40 mm. Determinare la prevalenza
richiesta alla pompa se si vuole che la pressione nei due serbatoi sia la stessa. Si
assuma che f = 0,022 e che le perdite di carico localizzate siano pari a 0,12 mca per la
valvola di ritegno, 0,45 mca per le ciascuna delle 2 valvole di intercettazione presenti e
0,03 mca per ognuna delle 3 curve a 90° presenti.
10. Una pompa ha una portata di 4,8 m3/h di una soluzione che ha peso specifico 1,22kg/l,
con
rendimento 65%, fornisce una prevalenza di 60m. Quanto vale Na in kw?
11. Una pompa che ha un rendimento del 80% assorbe 20 CV per portare una soluzione con
γ = 1,04 kg/dm3 da un serbatoio aperto a uno chiuso in cui vige una P= 13 ata
superando un dislivello di 8 m. Calcolare la portata in m3/h
12. Una pompa trasferisce 43 m3/h di un olio avente γ = 0,915 g/cm3 da un serbatoio aperto a
uno chiuso in cui vige una P= 12 ata superando un dislivello di 6m. Le tubazioni hanno un
diametro costante pari a 4 “ ( 1” = 25,4 mm), lunghezza complessiva 152 m e il fornitore ha
certificato una perdita di carico per la tubazione di 43m/km tubo. Si usa una pompa che ha
un rendimento del 60%. Calcolare:
a- velocità dell’olio nelle tubazione in m/s
b- portata ponderale in kg/s
c- la prevalenza senza tenere conto delle perdite di carico
d- la prevalenza tenendo conto delle perdite di carico
13. Una pompa con rendimento del 75%, trasferisce 22 m3/h di una soluzione con peso specifico
1,14 g/cm3 da un serbatoio in cui vige una pressione di 1ate e posto 3m al di sotto della
pompa, ad un serbatoio in cui vige una pressione di 4 ata e posto 6m al di sopra della
pompa. Le tubazioni hanno diametro costante e pari a 12cm. Calcolare la velocità del
liquido e la potenza assorbita dalla pompa.
14. Una pompa con rendimento del 75%, trasferisce una soluzione con peso specifico 0,875
kg/dm3 e velocità di 1m/s da un serbatoio in cui vige una pressione di 1ata e posto 3m al di
sotto della pompa, ad un serbatoio in cui vige una pressione di 5 ata e posto 8m al di sopra
della pompa. Le tubazioni hanno diametro costante e pari a 12cm e le perdite di carico sono
di 1,2m. Calcolare la portata del liquido e la potenza assorbita dalla pompa
15. La pressione esercitata da un gas contenuto in una bombola alla temperatura ambiente di
20°C è uguale a 4,5 atm. Quale sarà la pressione esercita il gas se la bombola, esposta ai
raggi solari, raggiunge la temperatura di 90°C?
16. Calcola il volume occupato da1 kg di gas metano nelle condizioni normali, sapendo che il
suo peso molecolare è pari a 16 g mol-1
17. Alla T= 127°C una data massa di gas, contenuta in un recipiente di 2 L, esercita la pressione
di 3 atm. Quale volume occuperebbe la stessa massa in condizioni normali
18. Un recipiente di 3,0 L contiene 23,2 g di ossigeno e 41,3 g di azoto. Calcola la pressione
totale che i due gas esercitano alla pressione di 120°C
19. Una miscela di gas in equilibrio ha la seguente composizione in volume: CO2 = 14%; CO =
20%; O2 = 30%; N2= 36%. Calcola le pressioni parziali dei diversi gas, quando essi sono
contenuti in un recipiente sulle pareti del quale esercitano la pressione totale di 10 atm.
20. Una bombola di acciaio della capacità di 50,0 L, collaudata per sostenere la pressione
massima di 200 atm, contiene 500g di H2. Calcola, applicando l’equazione di van der Waals
e quella dei gas perfetti, la temperatura massima alla quale può essere sottoposta senza
pericolo di esplosione. ( a= 0,244; b= 0,0266)
Tutti gli esercizi vanno fatti su fogli protocollo e consegnati entro il 29/8/16
per gli alunni con giudizio sospeso. Per gli alunni promossi la consegna è
posticipata al primo giorno di scuola.
Eseguire in normativa UNICHIM completi di organi accessori (pompe, serbatoi polmone,
cicloni ecc) con regolazione e legenda, gli schemi dei processi descritti.
1. Disegnare il diagramma a blocchi del seguente processo di frantumazione: il prodotto
iniziale viene dapprima frantumato in un mulino a cilindri, successivamente passa in un
vaglio dal quale la frazione di dimensioni maggiori ritorna allo stadio precedente mentre
l'altra viene inviata con un elevatore a tazze in un serbatoio polmone. Da quest'ultimo il
materiale passa alla finitura in un mulino a palle al quale, previa vagliatura è rimandata la
frazione di dimensioni maggiori. Il materiale della giusta granulometria viene invece
stoccato.
2. Della stessa operazione disegna lo schema di processo.