Ακρίβεια αποτελεσμάτων σχεδιασμού διεργασιών ΜΑΔ, 2013

Σχετικά έγγραφα
ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΗ ΧΗΜΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ (ΘΧΜ) 1. ΣΚΟΠΟΣ και ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ 2. ΘΕΜΕΛΙΑ

ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΔΙΑΧΩΡΙΣΜΟΥ ΜΑΔ, 2013

Βασικοί Υπολογισµοί Ισορροπίας Φάσεων Ατµών Υγρού

ΚΛΑΣΜΑΤΙΚΗ ΑΠΟΣΤΑΞΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΙΙ. Μ. Κροκίδα

ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΑΠΟΣΤΑΚΤΙΚΩΝ ΣΤΗΛΩΝ ΜΑΔ, 2013

Πρόρρηση Ισορροπίας Φάσεων. Υψηλές Πιέσεις

ΒΑΣΙΚΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΙΦ - ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΑΠΟΣΤΑΚΤΙΚΩΝ ΣΤΗΛΩΝ ΜΑΔ, 2013

5.3 Υπολογισμοί ισορροπίας φάσεων υγρού-υγρού

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ Ι & ΙΙ Εργαστηριακή Άσκηση 4: ΚΛΑΣΜΑΤΙΚΗ ΑΠΟΣΤΑΞΗ

Πρόρρηση. Θερμοδυναμικών Ιδιοτήτων Μιγμάτων

ΚΛΑΣΜΑΤΙΚΗ ΑΠΟΣΤΑΞΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΙΙ. Μ. Κροκίδα

Πρόρρηση. Φυσικών Ιδιοτήτων Μιγμάτων

1. ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΔΙΑΧΩΡΙΣΜΟΥ (γενική περιγραφή και αναγκαιότητα) 17

Εξοικονόμηση Ενέργειας

ΚΛΑΣΜΑΤΙΚΗ ΑΠΟΣΤΑΞΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΙΙ. Μ. Κροκίδα

ΑΠΟΣΤΑΞΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ Equilibrium or Flash Distillation

Δ' Εξάμηνο ΦΥΣΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ. Ερωτήσεις Επανάληψης

Είδη ΙΦΥΥ δυαδικών μιγμάτων

εύτερος Θερμοδυναμικός Νόμος Εντροπία ιαθέσιμη ενέργεια Εξέργεια

Κεφάλαιο 4 Κλασματική Απόσταξη

Έκφραση της Ισορροπίας φάσεων ατμών υγρού με τη βοήθεια του Aspen plus

Εντροπία (1/3) Ανισότητα Clausius. ds T. = αντιστρεπτές < αναντίστρεπτες

ΑΝΩΤΕΡΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

3 Η ΣΕΙΡΑ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ - PC-LAB ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ ΠΑΡΑΔΟΣΗΣ: ΑΣΚΗΣΗ 1 ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΜΟΝΑΔΑΣ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ

Υπολογισμός & Πρόρρηση. Θερμοδυναμικών Ιδιοτήτων

ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ. Διδάσκοντες: ΚΩΣΤΗΣ ΜΑΓΟΥΛΑΣ, Καθηγητής ΕΠΑΜ. ΒΟΥΤΣΑΣ, Αναπληρωτής Καθηγητής

Οδηγίες χρήσης Aspen Plus 7.1

ΑΝΩΤΕΡΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΣΧΕΣΕΙΣ

ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ ΔΙΑΚΡΙΤΩΝ ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΩΝ ΣΕ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΚΑΙ ΣΥΝΘΕΣΗΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ

Πρόρρηση Ισορροπίας Φάσεων. Χαμηλές Πιέσεις

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ. Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο. 11 Μαΐου 2006

Energy resources: Technologies & Management

2 ος ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ - ΕNTΡΟΠΙΑ ΘΕΩΡΙΑ & ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΚΛΑΣΜΑΤΙΚΗΣ ΑΠΟΣΤΑΞΗΣ

Αυτόματη ρύθμιση αποστακτικών στηλών

ΘΕΡΜΙΔΟΜΕΤΡΙΑ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΜΗΔΕΝΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ. Μονάδες - Τάξεις μεγέθους

ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΑΠΟΣΤΑΚΤΙΚΗ ΣΤΗΛΗ : Ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής. Σκεφθείτε και δικαιολογήσετε τη σωστή απάντηση κάθε φορά)

Μοντελοποίηση Προσομοίωση

Ανάπτυξη στατικού προτύπου επίλυσης προβλημάτων αξιολόγησης αποστακτικών στηλών.

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΕΝΤΡΟΠΙΑ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

Ισορροπία Υγρού-Υγρού ΠΡΟΧΩΡΗΜΕΝΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ

Enrico Fermi, Thermodynamics, 1937

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ & ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ. όπου το κ εξαρτάται από το υλικό και τη θερμοκρασία.

Μηχανική και Ανάπτυξη Διεργασιών 7ο Εξάμηνο, Σχολή Χημικών Μηχανικών ΕΜΠ ΥΓΡΗ ΕΚΧΥΛΙΣΗ

Εφαρμοσμένη Θερμοδυναμική: Εξετάζει σχέσεις θερμότητας, μηχανικού έργου και ιδιοτήτων των διαφόρων θερμοδυναμικών

Υπολογιστικές Μέθοδοι Ανάλυσης και Σχεδιασμού

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι. Ενότητα 8: Θερμοχωρητικότητα Χημικό δυναμικό και ισορροπία. Σογομών Μπογοσιάν Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Εφαρμοσμένη Θερμοδυναμική: Εξετάζει σχέσεις θερμότητας,

Απρίλιος Λύση: Σύνοψη των δεδομένων: P = 6at, V = 0.6F, L = 0.4F, F = 1 kmol/s. Ζητούμενα: x Fi, x Li

Φυσικές Διεργασίες Πέμπτη Διάλεξη

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Θερμοδυναμική

Ογκομετρική (PVT) συμπεριφορά καθαρών ρευστών

* Επειδή μόνο η μεταφορά θερμότητας έχει νόημα, είτε συμβολίζεται με dq, είτε με Q, είναι το ίδιο.

Εργαστήριο Μετάδοσης Θερμότητας

Συστήματα Βιομηχανικών Διεργασιών 6ο εξάμηνο

σχηματική αναπαράσταση των βασικών τμημάτων μίας βιομηχανικής εγκατάστασης

Αντλία Θερμότητας με Θερμική Συμπίεση και Παραγωγή Ενέργειας από Θερμότητα

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

12 η Διάλεξη Θερμοδυναμική

ΘΕΜΑ: Προγράμματα Σπουδών των μαθημάτων των Ομάδων Προσανατολισμού της Α τάξης Επαγγελματικού Λυκείου Ο ΥΦΥΠΟΥΡΓΟΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΘΡΗΣΚΕΥΜΑΤΩΝ

ΑΝΩΤΕΡΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΜΕΡΟΣ Β Η ΚΑΤΑΣΤΑΤΙΚΗ ΕΞΙΣΩΣΗ ΤΩΝ ΑΠΛΩΝ ΥΛΙΚΩΝ

Τεχνολογίες Εκμετάλλευσης και Αξιοποίησης Υδρογονανθράκων

ΤΕΧΝΙΚΗ ΧΗΜΙΚΩΝ ΚΑΙ ΒΙΟΧΗΜΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ

Διάλεξη 4β. Συστοιχίες διαχωρισμών

ΠΟΛΥΦΑΣΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ

Θερμοδυναμική. Ενότητα 6: Εντροπία. Κυρατζής Νικόλαος Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος και Μηχανικών Αντιρρύπανσης ΤΕ

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι. Ενότητα 1: Βασικά χαρακτηριστικά της Θερμοδυναμικής. Σογομών Μπογοσιάν Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

ΚΛΑΣΜΑΤΙΚΗ ΑΠΟΣΤΑΞΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΙΙ. Μ. Κροκίδα

ΑΡΧΕΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ

Θερμοδυναμική. Ενότητα 5: 2 ος Νόμος Θερμοδυναμικής. Κυρατζής Νικόλαος Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος και Μηχανικών Αντιρρύπανσης ΤΕ

ΒΕΛΤΙΣΤΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΑΠΟΣΤΑΞΗΣ ΤΡΙΩΝ ΦΑΣΕΩΝ ΜΕ ΤΑΥΤΟΧΡΟΝΗ ΧΗΜΙΚΗ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ. Τεχνολογικής Ανάπτυξης (ΕΚΕΤΑ), Θέρμη, Θεσσαλονίκη

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΡΟΗΣ ΧΗΜΙΚΩΝ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΩΝ Ανάγκη

ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ

2 ΟΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ

1. Εναλλάκτες θερµότητας (Heat Exchangers)

3. Ν αποδειχθεί ότι σε ιδανικό αέριο : α=1/t και κ Τ =1/Ρ όπου α ο συντελεστής διαστολής και κ T ο ισόθερµος συντελεστής συµπιεστότητας.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ

ΣΤ' Εξάμηνο ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΧΗΜΙΚΩΝ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΩΝ ΚΑΙ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ. Ερωτήσεις Επανάληψης Δεύτερο Μέρος

1. Στοιχεία Μεταφοράς Μάζας και Εξισώσεις Διατήρησης

Θερμοδυναμική. Ενότητα 3: Ασκήσεις στη Θερμοδυναμική. Κυρατζής Νικόλαος Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος και Μηχανικών Αντιρρύπανσης ΤΕ

Θεωρία και πράξη της Αριστοποίησης

Στις εξισώσεις σχεδιασμού υπεισέρχεται ο ρυθμός της αντίδρασης. Επομένως, είναι βασικό να γνωρίζουμε την έκφραση που περιγράφει το ρυθμό.

Συστήματα Ανάκτησης Θερμότητας

Μηχανική και Ανάπτυξη Διεργασιών

ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ Ι

ΒΕΛΤΙΣΤΟΣ ΣΧΕ ΙΑΣΜΟΣ ΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΑΠΟΣΤΑΞΗΣ ΤΡΙΩΝ ΦΑΣΕΩΝ ΜΕ ΤΑΥΤΟΧΡΟΝΗ ΧΗΜΙΚΗ ΑΝΤΙ ΡΑΣΗ Θ. αµαρτζής 1, Π. Σεφερλής 1,2

14. ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΚΑΙ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

Ε. Παυλάτου, 2017 ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ

O δεύτερος νόµος της θερµοδυναµικής

v = 1 ρ. (2) website:

Υδατική Χηµεία-Κεφάλαιο 3 1

Χημική Κινητική Γενικές Υποδείξεις 1. Τάξη Αντίδρασης 2. Ενέργεια Ενεργοποίησης

Παππάς Χρήστος. Επίκουρος καθηγητής

Σχεδιασμός Διεργασιών: Θερμοδυναμικές ιδιότητες - Ισορροπία φάσεων - Ισορροπία Χημικών Αντιδράσεων. Επαμεινώνδας Βουτσάς Νοέμβριος 2016

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ II Χειμερινό Εξάμηνο Η ΣΕΙΡΑ ΑΣΚΗΣΕΩΝ

Σύνοψη ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΧΗΜΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ Χημική αντίδραση : a 1. + α 2 Α (-a 1 ) A 1. +(-a 2

Υποθέστε ότι ο ρυθμός ροής από ένα ακροφύσιο είναι γραμμική συνάρτηση της διαφοράς στάθμης στα δύο άκρα του ακροφυσίου.

Transcript:

Ακρίβεια αποτελεσμάτων σχεδιασμού διεργασιών ΜΑΔ, 2013 1

ΣΚΟΠΟΣ και ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΘΧΜ Σκοπός της θερμοδυναμικής χημικής μηχανικής είναι η παροχή των κατάλληλων θεωρητικών γνώσεων και των απαραίτητων υπολογιστικών-μεθοδολογικών εργαλείων στις ακόλουθες τρεις ευρείες περιοχές: Μελέτη της Εφικτότητας των Διεργασιών και της Αποδοτικής Χρήσης της Ενέργειας ΕφαρμογήΑ και Β Θερμοδυναμικού νόμου σε διεργασίες χημικής μηχανικής. Προσδιορισμός των Θερμοφυσικών Ιδιοτήτων καθαρών ρευστών και μιγμάτων Μέτρηση-Υπολογισμός-Πρόρρηση. Σχέση σφάλματος- κόστους στο σχεδιασμό διεργασιών απόσταξης. 2 Μελέτη της Χημικής Ισορροπίας και της Ισορροπίας Φάσεων Οι χημικές βιομηχανίες αποτελούνται από χημικούς αντιδραστήρες, συσκευές φυσικών διαχωρισμών (flash, αποστακτικές στήλες), βοηθητικά μηχανήματα (αντλίες, συμπιεστές, εναλλάκτες, κλπ) και άπειρα χιλιόμετρα σωληνώσεων.

ΘΕΜΕΛΙΑ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΧΗΜΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ (ΘΧΜ) Α. ΝΟΜΟΙ Ο. Αν τα σώματα Α και Β είναι σε θερμική ισορροπία με σώμα Γ τότε είναι σε θερμική ισορροπία μεταξύ τους Εισάγει την έννοια της θερμοκρασίας. 1. Αρχή διατήρησης της ενέργειας Ισοζύγιο ενέργειας. Συνδέει τις Θερμοδυναμικές ιδιότητες H ή U με τις ποσότητες Q και W. 2. Δεν είναι εφικτή διεργασία που έχει ως μόνο αποτέλεσμα τη μεταφορά θερμότητας από σώμα χαμηλής προς σώμα υψηλής θερμοκρασίας Εισάγει την έννοια της απόλυτης θερμοκρασίας και της εντροπίας. Προσδιορίζει την εφικτότητα μιας διεργασίας και της αποδοτική χρήση της θερμότητας. 3. Η εντροπία ενός τέλειου κρυστάλλου στους 0 Κ είναι μηδενική Εισάγει τη βάση για εντροπικούς υπολογισμούς. 3 Β. ΘΕΡΜΟΦΥΣΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ Αποτελούν τα απαραίτητα δεδομένα για την αριθμητική επίλυση προβλημάτων. Φυσικές Μετρήσιμες ( PVT, ΔHv, Cp, Cv ) Θερμοδυναμικές Υπολογιζόμενες από θερμοδυναμικές σχέσεις ως συνάρτηση των φυσικών. ( U, H, S, G. A, μ, f )

Ακρίβεια αποτελεσμάτων σχεδιασμού διεργασιών Ακρίβεια προσομοιωτή διεργασίας (αναλυτικά ή προσεγγιστικά μοντέλα). Ακρίβεια θερμοδυναμικού μοντέλου πρόρρησης θερμοφυσικών ιδιοτήτων και ισορροπίας φάσεων καθαρών ουσιών και μιγμάτων. Ακρίβεια δεδομένων προβλήματος (πειραματικές ή υπολογισμένες τιμές ιδιοτήτων συστατικών του συστήματος) 4

Απλοποιημένος σχεδιασμός αποστακτικών στηλών 1. Ελάχιστος αριθμός θεωρητικών βαθμίδων (Fenske) 2. Ελάχιστος λόγος αναρροής (Underwood) N mn ln [( X = D α xf = 1 α θ HK LK HK q / X B LK ln ( α ) /( X LH α α ) HK D HK ι HK / X B xd = R θ HK )] mn +1 3. Αριθμός θεωρητικών βαθμίδων για δεδομένο λόγο αναρροής (Gllland) X Y R R = mn N N Y = mn R + 1 N + 1 = 1 exp(1.49 + 0.315X 1.805X 0.1 ) 4. Βαθμός απόδοσης δίσκων (O Connell) E 0 = 0.485 0.129b + 0.018b + 0.001b b = ln ( α n ) L 2 3 ) 5. βαθμίδα τροφοδοσίας της στήλης (Krkbrde) m log ( ) n = 0.206 log B D x x F F HK LK x x B D LK HK 2

6 Υπολογισμός διαστάσεων αποστακτικών στηλών

Σχετική πτητικότητα, α j Είναι η βασική ιδιότητα που προσδιορίζει την ευκολία ενός διαχωρισμού και χρησιμοποιείται στις απλοποιημένες μεθόδους σχεδιασμού a = j K K j K = y x Ανάλογα με τη φύση των συστατικών του μίγματος (ή της ολικής πίεσης του συστήματος) οι τάσεις διαφυγής υπολογίζονται - ανάλογα και με τη φάση - ως: Μη πολικά συστατικά Υψηλές πιέσεις: όπου οι συντελεστές τάσης διαφυγής υπολογίζονται με κυβικές καταστατικές εξισώσεις (π.χ. PR ή SRK). K = y / x = ˆ φ / ˆ φ l v Πολικά συστατικά - Χαμηλές πιέσεις: όπου : ˆv, ˆs φ φ P s με Vral με Antone, Wagner etc K s = γ ˆ φ P l v s ( Pe) = exp ( P P ) RT γ με Van Laar, Wlson, UNIFAC s ( Pe) v / ˆ φ P 7 Ιδανικά Διαλύματα Νόμος Raoult K s s P = P P a j = s P / j

Σχέση σφάλματος- κόστους στο σχεδιασμό διεργασιών απόσταξης. 8

f ( α) Σχέση σφάλματος- κόστους Ι K s α P j = = στο σχεδιασμό διεργασιών K απόσταξης j s P = f ( Tc, Pc, ω ) N R = = f ( α) P s j 9

1 0 Ακρίβεια πρόρρησης τάσης ατμών αλκανίων

Διαφορά Σ.Β. ( o C) α j 2 1.05 5 1.11 10 1.25 20 1.6 30 2 50 3.1 11 Σχέση σφάλματοςκόστους στο σχεδιασμό διεργασιών απόσταξης

12 Ακρίβεια πειραματικών δεδομένων

13 Επίδραση δεδομένων στο σχεδιασμό αποστακτικών στηλών

14 Αξιολόγηση πειραματικών δεδομένων

15 Δομή απλού διυλιστηρίου πετρελαίου

16

17

18 Αποστακτικές στήλες

19 Ροή ρευστών σε αποστακτική στήλη με δίσκους