ΠΑΡΟΡΑΜΑΤΑ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΧΗΜΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ,

Transcript

1 ΠΑΡΟΡΑΜΑΤΑ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΧΗΜΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ, Octave Levenspiel ΚΕΦΑΛΑΙΟ : Εισαγωγή στις Χημικές Διεργασίες Σελίδα Λανθασμένη Έκφραση Σωστή Έκφραση 2 6 Σχήμα 2 Μοντέλο ροής η κατάσταση συσσώρευσης Σχήμα 3 Εκθέτης: -2 Βιομοριακές αντιδ/σεις στις οποίες κάθε σύγκρουση εκτιμάται σε πίεση στη λεζάντα: r A Σχήμα 2 Μοντέλο ροής η κατάσταση συσσωμάτωσης Εκθέτης : -2 Σχήμα 3 Διμοριακές αντιδράσεις όπου όλες οι συγκρούσεις είναι αποτελεσματικές, σε πίεση στη λεζάντα: r A 7 r H2 = V dn H2 dt, r O2 = V dn O2 dt r H2 = V dn H2 dt, r O 2 = dn O2 V dt 6Kmol 8 r H2 = 22m 3 s Να διαγραφεί η επανάληψη του τύπου 9 r O2 = = dn O 2 V ατόμου dt r O 2 = dn O2 V ατόμου dt 29 Σχέση 36 A A A Σχέση 36 A A A

2 ΜΕΡΟΣ II: Τύποι Ροής, Επαφή Ρευστών και μη Ιδανική Ροή Σελίδα Λανθασμένη Έκφραση Σωστή Έκφραση Σχήμα 3 (αντιδραστήρας φυσσαλίδων) αέριο είναι μικρορευστό υγρό είναι μακρορευστό Σχήμα 3(αντιδραστήρας φυσσαλίδων) αέριο είναι μακρορευστό υγρό είναι μικρορευστό 32 Σχήμα 3 (αντιδραστήρας ψεκασμού) αέριο είναι μακρορευστό υγρό είναι μικρορευστό Σχήμα 4 ( η εικόνα) Οριζόντιο προφίλ ταχυτήτων Σχήμα 4 (3 η εικόνα) με νέο ή παλιό ρευστό Σχήμα 3(αντιδραστήρας ψεκασμού) αέριο είναι μικρορευστό υγρό είναι μακρορευστό Σχήμα 4 ( η εικόνα) Επίπεδη κατανομή ταχυτήτων Σχήμα 4 (3 η εικόνα) του νέου με το παλιό ρευστό 35& Σχήμα 8 & Σχήμα 9 Αντικατάσταση των: εμβ, pulse Πίνακας (6) t = max td max d βημ Σχήμα 2 Αντικατάσταση του: step ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 2 (γ) Τελικά E = παλμ M = = 2 u 5 Σχήμα 8 & Σχήμα 9 Με το: παλμ Πίνακας (6) t = max td max d βημ Σχήμα 2: Με το: βημ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 2 (γ) Τελικά E = παλμ M = u 5 παλμ = 2 παλμ

3 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3 t 5 4 η σειρά από το τέλος ή βραχυκύκλωμα 5 η σειρά (πίνακας δεδομένων) t t 5 6 και έχει μονάδες (χρόνος 2 ) ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3 t t 5 4 η σειρά από το τέλος ή παράκαμψη (πίνακας δεδομένων) t η σειρά και έχει μονάδες (χρόνος 2 ) 343 = Εξίσωση 7 ( θ)2 exp [ 2 π(d ul) 4(D ul) ] Εξίσωση 7 M V = ( θ)2 exp [ 2 π(d ul) 4(D ul) ] ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3 ΛΥΣΗ: να χρησιμοποιήσουμε την Εξ8 δίνεται από τις εξ 3 και 4: Εξίσωση 7 εξερχόμενα με αξονική διασπορά= dn A dt = (DS d A dl ) l εξαφάνιση λόγω αντίδρασης= ( r A )V = ( r A )SΔl ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 3 ΛΥΣΗ: να χρησιμοποιήσουμε την Εξ3 δίνεται από τις εξ και 3: Εξίσωση 7 εξερχόμενα με αξονική διασπορά= dn A dt = (DS d A dl ) l+δl εξαφάνιση λόγω αντίδρασης= ( r A )ΔV = ( r A )SΔl 379 A A = N N Εξίσωση ( A (N )! t N A )batch t N e tn/t dt Εξίσωση A N N = A (N )! t N ( A A )batch t N e tn/t dt

4 ΜΕΡΟΣ III: Αντιδράσεις Καταλυμένες από Στερεούς Καταλύτες Σελίδα Λανθασμένη Έκφραση Σωστή Έκφραση 425 r A = dn A S dt = αντιδρώντα moles A διφασική επιφάνεια χρόνο ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 73 Εξίσωση (i) & (ii) r A = dn A S dt = αντιδρώντα moles A διεπιφάνεια χρόνο ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 73 Εξίσωση (i) & (ii) r A = D Δx ( Al As ) = r A2 = dn A S dt = r A = r A2 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 74 r A2 = k 2 A r A = dn A S dt = D Δx ( Al As ) = r A2 = dn A S dt = r A = r A2 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 74 r A2 = k 2 As 43 5η σειρά από το τέλος Η τρόπος 5η σειρά από το τέλος 2 Ο τρόπος 437 πr 2 D ( d A dx ) πr 2 D ( d A εξ dx ) + k A (2πrΔx) = πr 2 D ( d A εισ dx ) + πr 2 D ( d A εξ dx ) + k A (2πrΔx) = εισ Σχήμα 83 Σχήμα ( dn A dt ) εξ = πr 2 D ( d A dx ) εισ Εξίσωση 6 d 2 A dx 2 2k D A = η σειρά από το τέλος ύνοψη Αντίσταση ( dn A dt ) εξ = πr 2 D ( d A dx ) εξ Εξίσωση 6 d 2 A dx 2 k D A = η σειρά από το τέλος Σύνοψη Αντίσταση 45 5η σειρά Στο Σχήμα 89 5η σειρά Στο Σχήμα 88

5 45 Εξίσωση 39 είσοδος = έξοδος + συσσώρευση [ mola ] s Εξίσωση 45 Εξίσωση 39 είσοδος = έξοδος - κατανάλωση από αντίδραση [ mola ] s Εξίσωση ή V S F A = X Aεξ X Aεισ X Aεξ ή V S = X Aεξ X Aεισ F A ( r Aεξ ) Εξίσωση 52 W F A = = Εξίσωση 56 Χ Αεξ ( r A ) μέσο t = = V A W dx A r A ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 82 ΛΥΣΗ: ή X A = A A + ε( A A ) Εξίσωση 52 W F A = = X Aεξ X Aεισ ( r A ) μέσο Εξίσωση 56 t = = V X A A W dx A r A ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 82 ΛΥΣΗ: ή X A = ( A A ) + ε( A A ) 47 Πίνακας Ε82 (3 η στήλη) Aμ mol L Πίνακας Ε82 (3 η στήλη) Aμ mol L ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 83 Πίνακας Ε83α (4 η στήλη) 4ln 3X X A A ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 83 Πίνακας Ε83α (4 η στήλη) 4ln 3X X A A ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 84 η τροφοδοσία είναι mol/hr καθαρό Α ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 84 η τροφοδοσία είναι 2 mol/hr καθαρό Α

6 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Levenspiel, O, orvallis, OR, 966 ΠΡΟΒΛΗΜΑ 88 Α R A mol m A = mol m 3 ΠΡΟΒΛΗΜΑ 822 (D e = 3 cm 3 cm 3 κατ s) ΠΡΟΒΛΗΜΑ 835 Φαινόμενος συντελεστής διάχυσης = 4 8 m 3 m 3 κλίνης s ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Levenspiel, O, orvallis, OR, 996 ΠΡΟΒΛΗΜΑ 88 Α R A mol m A = mol m 3 ΠΡΟΒΛΗΜΑ 822 (D e = 3 cm 3 cm κατ s) ΠΡΟΒΛΗΜΑ 835 Φαινόμενος συντελεστής διάχυσης = 4 8 m 3 m κλίνης s

7 ΜΕΡΟΣ V: Συστήματα Βιοχημικών Αντιδράσεων Σελίδα Λανθασμένη Έκφραση Σωστή Έκφραση 76 Εξίσωση 3 r A = r R = k E A M + A Εξίσωση4 Εξίσωση 3 E A r A = r R = k 3 M + A Εξίσωση 4 77 A + E Χ 2 2 k 3 k2 k2 k3 A + E X Το Παράδειγμα 22 [βλ Εξ 357 ή τη ] Το Παράδειγμα 22 (σελ29) [βλ Εξ 357, σελ 68, ή τη ] Σχήμα 275 Σχήμα A A ln A A, Τίτλοι Αξόνων: E t ln A A, t ln A A Τίτλοι Αξόνων: A A ln( A A ), E t ln( A A ), t ln( A A ) 7 Σχήμα 276 Τίτλος Οριζόντιου Άξονα 2 ου διαγράμματος: A t A A Σχήμα 276 Τίτλος Οριζόντιου Άξονα 2 ου διαγράμματος: A τ A A Αντικαταστήστε τη M με ( +Ν B + L B ) Αντικαταστήστε τη M με M ( +Ν B + L B ) A A ln A Σχήμα 278 Τίτλοι Αξόνων: A, E t ln A ΠΡΟΒΛΗΜΑ 274 (τελευταία στήλη πίνακα δεδομένων) t, hr A Σχήμα 278 Τίτλοι Αξόνων: A A ln( A A ), E t ln( A A ) ΠΡΟΒΛΗΜΑ 274 (τελευταία στήλη πίνακα δεδομένων) u, cm 3 /min

8 ΠΡΟΒΛΗΜΑ 275 Πείραμα χωρίς απουσία του Β ΠΡΟΒΛΗΜΑ (2 η στήλη πίνακα δεδομένων) Ρεύμα εξόδου mol/m Σχήμα 28 Τίτλος Κάθετου Άξονα ου διαγράμματος: ln 2 Τετμημένη στο Αριστερό σχήμα : Τ ΠΡΟΒΛΗΜΑ 275 Πείραμα απουσία του Β ΠΡΟΒΛΗΜΑ (2 η στήλη πίνακα δεδομένων) Ρεύμα εξόδου Kg/m Σχήμα 28 Τίτλος Κάθετου Άξονα ου διαγράμματος: ln 2 Τετμημένη στο Αριστερό σχήμα : t Ασυνεχής Ζυμωτήρας, Ποσοτική Αντιμετώπιση Σχήμα 282 (λείπει ένα διάγραμμα) Ασυνεχής Ζυμωτήρας, Ποιοτική Αντιμετώπιση Σχήμα 282 (προσθήκη διαγράμματος) r c = k A A + M r c = k A A + M 722 Εξίσωση2 R A = R + A Εξίσωση3 r R = ( r A ) R Εξίσωση 2 R A = R A Εξίσωση3 r R = (r ) R

9 Εξίσωση 6 r R = k c, r R = k A / M, r = k A A + M Εξίσωση8 (απαλοιφή μιας ισότητας) r = r A A = r R R = r R = k A παρατ A + M Κεφάλαιο 29 Θέτοντας dr dt = Εξίσωση 2 A,μεγταχύτ = 2 M + M ( A + A ) M 3 η Σειρά από το τέλος πέρα απ αυτή τη συγκέντρωση το σημείο M Εξίσωση 3 kt b = kτ p = ( + ) ln ( ) ln A A + A/ A + A/ M A Εξίσωση 6 r R = k c R/, r R = k A R/ / M, r = k A A + M ( Εξίσωση8 r = r A A = r R R = k A παρατ A + M Κεφάλαιο 29 Θέτοντας dr d A = Εξίσωση 2 A,μεγταχύτ = 2 M + M ( A + A ) M M A + A 3 η Σειρά από το τέλος πέρα από αυτό το σημείο Εξίσωση 3 + ) ln ( kt b = kτ p = M A + A ) ln A A R/ Σχήμα 29 Τίτλος Κάθετου Άξονα 2 ου διαγράμματος: r η εξίσωση της σελίδας M + A A Σχήμα 293 Κλίση = Μ k Σχήμα 29 Τίτλος Κάθετου Άξονα 2 ου διαγράμματος: ( r A ) η εξίσωση της σελίδας M + A d A Σχήμα 293 Κλίση = M k

10 73 Πίνακας εξισώσεων (7) τ P Εξίσωση8 = k τ A Μ + M M Πίνακας εξισώσεων (7) τ m Εξίσωση 8 = k τ A Μ M M 73 Εξίσωση A = A Ν + Εξίσωση A,βελτ A = Ν Εξίσωση Ν2 kτ αραίσωσης = Ν ΒΕΛΤΙΣΤΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΖΥΜΩΤΗΡΩΝ Από το Κεφάλαιο 5 έχουμε μάθει ΠΡΟΒΛΗΜΑ 293 r = 4 A K g κυττάρων A + 4 m 3 hr Σχήμα 3α (είσοδος): Καμία R (έξοδος): A > A Σχήμα 3 Τίτλος Κάθετου Άξονα ου διαγράμματος: r A Εξίσωση R = R R k Εξίσωση2 τ m r R = k ( n R ) R Εξίσωση Ν2 kτ μεγαραίωσης = Ν ΒΕΛΤΙΣΤΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΖΥΜΩΤΗΡΩΝ Από το Κεφάλαιο 6 (σελ 56) έχουμε μάθει r = ΠΡΟΒΛΗΜΑ A K g κυττάρων A + 4 m 3 hr Σχήμα 3α (είσοδος): Οποιαδήποτε R (έξοδος): A A Σχήμα 3 Τίτλος Κάθετου Άξονα ου διαγράμματος: r R Εξίσωση R = R R k Εξίσωση2 τ m r R = k ( n R ) R

11 Σχήμα 36 Τίτλος Κάθετου Άξονα: R,παρατ = R n + Συνθήκες για μέγιστη ταχύτητα παραγωγής τ m = u παρατ = kv ( n n n + ) Εξίσωση4 ( R R ) n όταν kτ m > 6 η Σειρά από τέλος Ξανά, από το Σχ 343 ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ Εξίσωση 9 r R = k ( R n ) R A A + M Σχήμα 36 Τίτλος Κάθετου Άξονα: R,βελτ = R n + Συνθήκες για μέγιστη ταχύτητα παραγωγής kτ m = u βελτ = kv ( n n n + ) Εξίσωση4 ( R R ) n όταν kτ m > 6 η Σειρά από τέλος Ξανά, από το Σχ 34 ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ Εξίσωση 9 r = k ( R ) A R A + M