ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Εργαστήριο Β’ Χημικής Μηχανικής Καθηγητής Κ. Κυπαρισσίδης Τ.Θ. 472 ‐ 54124 Θεσσαλονίκη 9 Ιανουαρίου, 2015 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΧΗΜΙΚΩΝ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΩΝ ΙΙ Εξέταση Προόδου στο Μέρος Ι - ΛΥΣΕΙΣ ΠΡΟΒΛΗΜΑ Ι Η στοιχειώδης αντίδραση A + B C + D λαμβάνει χώρα στην υγρή φάση στον αντιδραστήρα εμβολικής ροής (PFR) του σχήματος. Q Ao 2 L / min X Ae 0,5 PFR QBo 3 L / min Σχήμα 1 Ο όγκος του PFR είναι 200 L. Για την αύξηση του βαθμού μετατροπής στην έξοδο προτείνεται η τοποθέτηση ενός αντιδραστήρα CSTR όγκου 400 L σε σειρά με τον PFR και πριν από αυτόν (Σχήμα 2). Q Ao 2 L / min QBo 3 L / min X A1 CSTR PFR X A2 Σχήμα 2 Ποιος θα είναι ο βαθμός μετατροπής στην έξοδο της συστοιχίας; Δεδομένο: FAo FBo 10 mol / min PFR Qo QAo QBo 5 mol / min CAo CBo 10 / 5 2 mol / L άρα dFA dX A FAo rA dV dV X Ae X Qo Ae dX A dX A VPFR rA kCAo 0 (1 X A ) 2 0 VPFR FAo Τηλέφωνο: (+30) 2310‐996211 Fax:(+30) 2310‐996198 e‐mail:costas.kiparissides@cperi.certh.gr (+30) 2310‐996212 costas.kiparissides @eng.auth.gr Σελίδα 2 από 4 VPFR Qo X Ae kCAo 1 X Ae k Άρα Qo X Ae 0, 0125 L / (mol min) VPFR CAo 1 X Ae CSTR-PFR F X Qo X A1 5X A1 VCSTR Ao A1 400 X A1 0,5 2 2 rA1 kCAo 1 X 0, 0125 2 1 X A1 A1 VPFR Qo X A2 dX A Qo 1 1 X A2 2 / 3 2 kCAo X (1 X A ) kCAo 1 X A2 1 X A1 A1 ΠΡΟΒΛΗΜΑ ΙΙ Η στοιχειώδης αντίδραση Α Β λαμβάνει χώρα αδιαβατικά σε έναν αντιδραστήρα συνεχούς λειτουργίας και πλήρους ανάμιξης (CSTR). Καθαρό Α εισέρχεται στον αντιδραστήρα με ογκομετρική παροχή Qo και θερμοκρασία To . Να βρεθούν οι μόνιμες καταστάσεις λειτουργίας του αντιδραστήρα (θερμοκρασίες–βαθμοί μετατροπής). Δίνονται: Χρόνος χώρου: Θερμοτονισμός αντίδρασης: τ Ειδική θερμότητα αντιδρώντος μίγματος: ΔH r CAo cpμ Πυκνότητα αντιδρώντος μίγματος: ρ Συγκέντρωση τροφοδοσίας: = = 0,12 hr -96000 kcal/kmol Α = 1 kmol/m3 = 1 kcal/(kg.K) = 960 kg/m3 k 1, 7 1013 e9000/T hr-1 To = 280 K Κινητική σταθερά Θερμοκρασία τροφοδοσίας ΛΥΣΗ Α' τρόπος F X CAo Qo X A kτ Σχεδιαστική CSTR: VCSTR Ao A XA rA kCAo (1 X A ) 1 kτ (1) Ισοζύγιο ενέργειας CSTR, αδιαβατική λειτουργία Qoρc pμ (T To ) (ΔH r ) A VCSTR rA 0 ή XA Qoρcp (T To ) (ΔH r )A FAo ή Qoρcpμ (T To ) (ΔH r ) A FAo X A 0 ρcp (T To ) (ΔH r )A CAo 960(T To ) 96000 (2) Τηλέφωνο: (+30) 2310‐996211 Fax:(+30) 2310‐996198 e‐mail:costas.kiparissides@cperi.certh.gr (+30) 2310‐996212 costas.kiparissides @eng.auth.gr Σελίδα 3 από 4 T 280 285 290 295 300 305 310 315 320 325 330 335 340 345 350 355 360 365 370 375 380 XA(1) 0.021905 0.037871 0.063536 0.102984 0.160296 0.2379 0.334414 0.443379 0.554525 0.657385 0.744833 0.814316 0.866849 0.905254 0.932748 0.952205 0.965907 0.975552 0.982358 0.987182 0.99062 XA(2) 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1 1 380 – 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 306 – 0,27 0.3 0.2 283 – 0,03 0.1 0 250 300 350 400 Β' τρόπος F F Q (C CA ) C Σχεδιαστική CSTR: VCSTR Ao A o Ao CA Ao rA kCA 1 kτ (1') Ισοζύγιο ενέργειας CSTR, αδιαβατική λειτουργία Qoρc p (T To ) (ΔH r )A VCSTR rA 0 ή ή ή ή Qoρc p (T To ) (ΔH r )A VCSTR kCA ρcp (T To ) (ΔH r ) A τkCA ρcp (T To ) (ΔH r ) A τk Q r 960(T To ) 96000 CAo 1 kτ (2') Q g τk 1 kτ (2') Η τελευταία εξίσωση είναι ταυτόσημη με το σύστημα (1)-(2) του Α' τρόπου Τηλέφωνο: (+30) 2310‐996211 Fax:(+30) 2310‐996198 e‐mail:costas.kiparissides@cperi.certh.gr (+30) 2310‐996212 costas.kiparissides @eng.auth.gr Σελίδα 4 από 4 Τ 280 285 290 295 300 306 310 315 320 325 330 335 340 345 350 355 360 365 370 375 379 384 389 394 Q g Q r 2103 3635.5 6099 9886 15388 24559 32104 42564 53234 63109 71504 78174 83217.5 86904 89544 91412 92727 93653 94306 94769 95042 95295 95477 95610 0 4800 9600 14400 19200 24960 28800 33600 38400 43200 48000 52800 57600 62400 67200 72000 76800 81600 86400 91200 95040 99840 104640 109440 120000 100000 80000 60000 40000 20000 0 250 Τ 283 306 379 270 290 MK CA 0.97 0.74 0.01 310 330 350 370 390 XA 0.03 0.26 0.99 Τηλέφωνο: (+30) 2310‐996211 Fax:(+30) 2310‐996198 e‐mail:costas.kiparissides@cperi.certh.gr (+30) 2310‐996212 costas.kiparissides @eng.auth.gr
© Copyright 2024 Paperzz