Ingineria proceselor chimice şi biologice/10

Σχετικά έγγραφα
Aplicaţii ale principiului I al termodinamicii la gazul ideal

a. 11 % b. 12 % c. 13 % d. 14 %

5. FUNCŢII IMPLICITE. EXTREME CONDIŢIONATE.

Sisteme diferenţiale liniare de ordinul 1

Curs 10 Funcţii reale de mai multe variabile reale. Limite şi continuitate.

Capitolul 1. Avansarea reacţiei

1. PROPRIETĂȚILE FLUIDELOR

Integrala nedefinită (primitive)

Planul determinat de normală şi un punct Ecuaţia generală Plane paralele Unghi diedru Planul determinat de 3 puncte necoliniare

Curs 14 Funcţii implicite. Facultatea de Hidrotehnică Universitatea Tehnică "Gh. Asachi"

5.5. REZOLVAREA CIRCUITELOR CU TRANZISTOARE BIPOLARE

Analiza în curent continuu a schemelor electronice Eugenie Posdărăscu - DCE SEM 1 electronica.geniu.ro

Metode iterative pentru probleme neliniare - contractii

Curs 4 Serii de numere reale

(a) se numeşte derivata parţială a funcţiei f în raport cu variabila x i în punctul a.

Erori si incertitudini de măsurare. Modele matematice Instrument: proiectare, fabricaţie, Interacţiune măsurand instrument:

III. Serii absolut convergente. Serii semiconvergente. ii) semiconvergentă dacă este convergentă iar seria modulelor divergentă.


R R, f ( x) = x 7x+ 6. Determinați distanța dintre punctele de. B=, unde x și y sunt numere reale.

Curs 2 DIODE. CIRCUITE DR

Curs 1 Şiruri de numere reale

Componente şi Circuite Electronice Pasive. Laborator 3. Divizorul de tensiune. Divizorul de curent

FENOMENE TRANZITORII Circuite RC şi RLC în regim nestaţionar

SEMINAR 14. Funcţii de mai multe variabile (continuare) ( = 1 z(x,y) x = 0. x = f. x + f. y = f. = x. = 1 y. y = x ( y = = 0

Definiţia generală Cazul 1. Elipsa şi hiperbola Cercul Cazul 2. Parabola Reprezentari parametrice ale conicelor Tangente la conice

Capitolul 2 - HIDROCARBURI 2.3.ALCHINE


V.7. Condiţii necesare de optimalitate cazul funcţiilor diferenţiabile

ENUNŢURI ŞI REZOLVĂRI 2013

Tehnologia chimica = stiinta care studiaza metodele si procesele de transformare a materiilor prime in mijloace de productie si bunuri de consum.

a n (ζ z 0 ) n. n=1 se numeste partea principala iar seria a n (z z 0 ) n se numeste partea

3. DINAMICA FLUIDELOR. 3.A. Dinamica fluidelor perfecte

Fig Impedanţa condensatoarelor electrolitice SMD cu Al cu electrolit semiuscat în funcţie de frecvenţă [36].

5.4. MULTIPLEXOARE A 0 A 1 A 2

Reactia de amfoterizare a aluminiului

a. 0,1; 0,1; 0,1; b. 1, ; 5, ; 8, ; c. 4,87; 6,15; 8,04; d. 7; 7; 7; e. 9,74; 12,30;1 6,08.

V O. = v I v stabilizator

Seminar 5 Analiza stabilității sistemelor liniare

Seminariile Capitolul X. Integrale Curbilinii: Serii Laurent şi Teorema Reziduurilor

Problema a II - a (10 puncte) Diferite circuite electrice

Subiecte Clasa a VII-a

Conice. Lect. dr. Constantin-Cosmin Todea. U.T. Cluj-Napoca

MARCAREA REZISTOARELOR

RĂSPUNS Modulul de rezistenţă este o caracteristică geometrică a secţiunii transversale, scrisă faţă de una dintre axele de inerţie principale:,

Metode de interpolare bazate pe diferenţe divizate

Analiza sistemelor liniare şi continue

Capitolul 2 - HIDROCARBURI 2.5.ARENE

Capitolul 2 - HIDROCARBURI 2.4.ALCADIENE

DISTANŢA DINTRE DOUĂ DREPTE NECOPLANARE

IV. CUADRIPOLI SI FILTRE ELECTRICE CAP. 13. CUADRIPOLI ELECTRICI

Functii definitie, proprietati, grafic, functii elementare A. Definitii, proprietatile functiilor X) functia f 1

Subiecte Clasa a VIII-a

riptografie şi Securitate

Aparate de măsurat. Măsurări electronice Rezumatul cursului 2. MEE - prof. dr. ing. Ioan D. Oltean 1

Functii Breviar teoretic 8 ianuarie ianuarie 2011

Functii definitie, proprietati, grafic, functii elementare A. Definitii, proprietatile functiilor

SERII NUMERICE. Definiţia 3.1. Fie (a n ) n n0 (n 0 IN) un şir de numere reale şi (s n ) n n0

Profesor Blaga Mirela-Gabriela DREAPTA

a. Caracteristicile mecanice a motorului de c.c. cu excitaţie independentă (sau derivaţie)

Ecuatii trigonometrice

CURS MECANICA CONSTRUCŢIILOR

Tehnologia chimica = stiinta care studiaza metodele si procesele de transformare a materiilor prime in mijloace de productie si bunuri de consum.

5.1. Noţiuni introductive

Valori limită privind SO2, NOx şi emisiile de praf rezultate din operarea LPC în funcţie de diferite tipuri de combustibili

Componente şi Circuite Electronice Pasive. Laborator 4. Măsurarea parametrilor mărimilor electrice

II. 5. Probleme. 20 c 100 c = 10,52 % Câte grame sodă caustică se găsesc în 300 g soluţie de concentraţie 10%? Rezolvare m g.

3. Momentul forţei în raport cu un punct...1 Cuprins...1 Introducere Aspecte teoretice Aplicaţii rezolvate...4

2CP Electropompe centrifugale cu turbina dubla

VII.2. PROBLEME REZOLVATE

Exemple de probleme rezolvate pentru cursurile DEEA Tranzistoare bipolare cu joncţiuni

Metode Runge-Kutta. 18 ianuarie Probleme scalare, pas constant. Dorim să aproximăm soluţia problemei Cauchy

Capitolul ASAMBLAREA LAGĂRELOR LECŢIA 25

Transformata Laplace

Ovidiu Gabriel Avădănei, Florin Mihai Tufescu,

2.1 Sfera. (EGS) ecuaţie care poartă denumirea de ecuaţia generală asferei. (EGS) reprezintă osferă cu centrul în punctul. 2 + p 2

Ecuaţia generală Probleme de tangenţă Sfera prin 4 puncte necoplanare. Elipsoidul Hiperboloizi Paraboloizi Conul Cilindrul. 1 Sfera.

BARAJ DE JUNIORI,,Euclid Cipru, 28 mai 2012 (barajul 3)

Conice - Câteva proprietǎţi elementare

ActivitateaA5. Introducerea unor module specifice de pregătire a studenţilor în vederea asigurării de şanse egale

1.7. AMPLIFICATOARE DE PUTERE ÎN CLASA A ŞI AB

Criptosisteme cu cheie publică III

2. Sisteme de forţe concurente...1 Cuprins...1 Introducere Aspecte teoretice Aplicaţii rezolvate...3

Circuite cu diode în conducţie permanentă

Analiza funcționării și proiectarea unui stabilizator de tensiune continuă realizat cu o diodă Zener

Studiu privind soluţii de climatizare eficiente energetic

T R A I A N ( ) Trigonometrie. \ kπ; k. este periodică (perioada principală T * =π ), impară, nemărginită.

2. Circuite logice 2.4. Decodoare. Multiplexoare. Copyright Paul GASNER

7. RETELE ELECTRICE TRIFAZATE 7.1. RETELE ELECTRICE TRIFAZATE IN REGIM PERMANENT SINUSOIDAL

2. STATICA FLUIDELOR. 2.A. Presa hidraulică. Legea lui Arhimede

Curs 2 Şiruri de numere reale

Stabilizator cu diodă Zener

Capitolul 2 - HIDROCARBURI 2.5.ARENE

Proiectarea sistemelor de control automat

Lucrarea Nr. 5 Circuite simple cu diode (Aplicaţii)

Laborator 11. Mulţimi Julia. Temă

GEOMETRIE PLANĂ TEOREME IMPORTANTE ARII. bh lh 2. abc. abc. formula înălţimii

8 Intervale de încredere

I. Scrie cuvântul / cuvintele dintre paranteze care completează corect fiecare dintre afirmaţiile următoare.

1. Elemente de bază ale conducţiei termice

Capitolul 4. Integrale improprii Integrale cu limite de integrare infinite

Transcript:

Universitatea Tehnică Gheorghe sachi din Iaşi acultatea de Inginerie Chimică şi Protecţia Mediului Ingineria proceselor chimice şi biologice/1 n universitar 213-214 Titular disciplină: Prof.dr.ing. Maria Gavrilescu Catedra Ingineria şi Managementul Mediului

Exploatarea reactorului cu amestecare presupune o succesiune de operaţii: încărcarea reactorului amestecarea reacţia pe o durată de timp descărcarea amestecului de reacţie pregătirea pentru un nou ciclu Timpul total pentru un ciclu complet (şarjă), t t va fi suma dintre timpul de reacţie, t şi timpul de pregătire, încărcare şi descărcare a reactorului, t o (rel. 52): t t = t + t o (52)

De aceea, proiectarea reactorului, adică determinarea volumului de reacţie, V, necesită cunoaşterea fondului total de timp, t an şi a timpului pentru o şarjă, t t Cunoscând fondul total de timp (anual) şi timpul pentru o şarjă se poate determina numărul de şarje,n (rel. 53): t an / t t = n (53) Impunându-se producţia anuală totală, P an şi cunoscând numărul de şarje se poate determina producţia per şarjă, P şarjă (rel. 54): P an / n = P şarjă (54)

Cunoscând producţia pentru o şarjă este posibilă determinarea volumului masei de reacţie (a încărcăturii), dacă se ţine cont de randamentul de transformare şi de reţeta de fabricaţie a produsului. Volumul reactorului se obţine cunoscând volumul masei de reacţie şi impunând un coeficient de umplere, φ: φ =.7.8 pentru substanţele care nu spumează φ =.4 -.5 pentru mase de reacţie care spumează Volumul reactorului va fi un raport între volumul de reacţie şi factorul de umplere (rel. 55): V R =V / φ (55)

Pentru valori foarte mari ale volumului de reacţie se admite volumul unui reactor şi se calculează numărul de reactoare înseriate sau conectate în paralel. Dacă reactorul este cilindric se admite H/D = 1 3 şi cunoscându-se volumul reactorului se poate determina înălţimea şi diametrul reactorului.

Reactoare continue ideale izoterme omogene Reactorul continuu cu amestecare perfectă cest tip de reactor este proiectat având în vedere următoarele ipoteze: Nu există variaţii spaţiale ale concentraţiilor, temperaturii, vitezei de reacţie în volumul de reacţie; Temperatura, concentraţia, viteza de reacţie, la ieşirea din reactor, au valori egale cu cele din interiorul reactorului.

Reactanţi: o [moli /s] C [mol /m 3 ] v [m 3 /s] [m 3 ] V, r, C Produşi de reacţie: [moli /s] C [mol /m 3 ] v [m 3 /s] [moli/m 3 s] [mol /m 3 ] În reactoarele continue cu amestecare perfectă se introduc în mod continuu reactanţii şi, tot în mod continuu se evacuează produşii de reacţie. La funcţionarea în regim staţionar, concentraţia reactanţilor în interiorul reactorului este constantă în timp si spatiu şi egală cu concentraţia la ieşirea din reactor.

Variaţia concentraţiei reactantului de referinţă, în timp şi spaţiu (pe lungimea reactorului), are loc în treaptă, de la concentraţia iniţială la cea finală. C C C f t, L Reactorul funcţionează în regim staţionar variabilele procesului nu se modifică în timp.

Pentru dimensionarea reactoarelor cu funcţionare continuă este utilă exprimarea unei legături între debitul de alimentare şi volumul reactorului cu ajutorul timpului spaţial, τ şi a vitezei spatiale v s. Timpul spaţial (timpul mediu de staţionare): τ = V Q Viteza spaţială: v s = Q V 3 m s 3 m s m s 3 1 3 m s (56) (57)

Pentru determinarea ecuaţiei de proiectare plecăm de la ecuaţia generală de bilanţ dedusă anterior în forma (ec. 25): V dn j j j rjdv (25) dt în care j este reactantul de referinţă (ec. 58): V dn rdv dt (58) Deoarece s-a considerat regimul staţionar, termenul CUMULRE din ecuaţia bilanţului de materiale este nul (rel. 59): dn dt (59)

În ipoteza curgerii cu amestecare perfectă a masei de reacţie, se consideră absenţa variaţiilor spaţiale ale vitezei de reacţie şi, în consecinţă, termenul GENERRE se va scrie conform (rel. 6): V rv rv (6) În condiţiile (58), (59), (6) rezultă următoarea formă a ecuaţiei bilanţului de materiale în reactorul continuu cu amestecare perfectă (ec. 61): r V (61)

Din ec. (61) rezultă volumul reactorului cu amestecare perfectă (ec. 62): V r (62) Ec. (62) este ecuaţia de proiectare pentru reactorul continuu ideal izoterm omogen cu amestecare perfectă. Ecuaţia (62) permite calculul volumului necesar pentru a reduce debitul speciei de la valoarea de alimentare la valoarea la ieşirea din reactor.

= debitul molar de alimentare al speciei chimice = debitul molar de ieşire a speciei chimice V = volumul masei de reacţie r = viteza de reacţie a speciei chimice Ecuaţia de proiectare poate fi exprimată în termeni de conversie a reactantului de referinţă. În mod normal, conversia creşte odată cu timpul pe care reactanţii îl petrec în reactor. Pentru sistemele continue timpul creşte odată cu creşterea volumului reactorului. Prin urmare, conversia speciei este funcţie de volumul reactorului.

Considerând - debitul molar al speciei alimentată într-un sistem continuu care operează în stare staţionară, debitul molar al speciei care reacţionează va fi X Bilanţul molar al speciei va fi: Debitul molar al speciei Debitul molar de transformare care intrã în sistem a speciei Debitul molar al speciei la iesirea din sistem (63) X sau, în formă matematică: X (64)

Definiţia conversiei în sisteme continue: (65) X X Din ec. (62) rezultă rel. (66): V r (66) Prin combinarea rel. (65, 66), rezultă rel. (67): V r X (67) sau, în forma (68):

V X r (68) În cazul în care conversia reactantului de referinţă la intrarea în reactor, ecuaţia (68) poate fi scrisă în forma (69): X V X X r (69) Ec. (68, 69) reprezintă ecuaţii de proiectare a reactorului continuu izoterm ideal în termeni de conversie, ce permit determinarea volumului de reacţie în funcţie de debitul de alimentare, conversia şi viteza de reacţie ale reactantului de referinţă. Valoarea vitezei de reacţie, r, din expresiile (68, 69)se poate determina din curentul de ieşire.

Ecuaţia de proiectare se poate exprima în termeni de concentraţie, dacă volumul de reacţie este constant. Concentraţiile se exprimă prin raportul dintre debitul reactantului de referinţă şi debitul volumetric (ec. 7, 71): C = Q = (7) C Q olosind ecuaţia de proiectare (68): (71) V X r (68)

În forma (72): r V 1 X (72) r Q C Q C r V - - = = Împreună cu ec. 7, 71, rezultă rel. (73): (73)

Dacă V = constant, Q = Q şi rel. (73) se poate scrie în forma (74): C V Q -C r = (74)

dică: = V Q = C τ -C r (75) Ecuaţia de proiectare a reactorului cu amestecare perfectă, în regim staţionar, la volum constant. Pentru o reacţie de ordinul I (ec. 76) relaţia (75) poate fi scrisă în forma (77), respectiv (78): r kc C C kc (76) (77)

C C (78) 1 k Ec. (78) se combină cu (79), rezultând rel. (8): X X C C C k 1 k (79) (8) Produsul se numeşte criteriul Damkohler (ec. 81): k Da k (81) Pentru rezolvarea ecuaţiei de proiectare (69) se poate aplica metoda analitică sau metoda grafică.

Pentru rezolvarea pe cale grafică, în cazul general în care conversia reactantului de referinţă, X se reprezintă grafic -1/r = f(x ) şi se determină suprafaţa cuprinsă între perpendicularele duse pe abscisă în punctele X, X f şi paralela la abscisă dusă prin punctul de intersecţie al perpendicularei în X f şi curba experimentală (aria dreptunghiului MNPQ), care este egală numeric cu raportul C -1/r Q P C X f X r M N X X X f

Ecuaţia (75) este o formă a ecuaţiei de proiectare a reactorului cu amestecare perfectă valabilă pentru un debit volumetric constant al masei de reacţie, utilă în determinarea timpului spaţial, respectiv a volumului de reacţie pentru cazul în care viteza de reacţie depinde de concentraţia unei singure specii. Pentru rezolvarea ecuaţiei de proiectare în forma(68, 69) se poate aplica metoda analitică sau metoda grafică. Metoda analitică necesită cunoaşterea ecuaţiei cinetice. Metoda grafică se aplică dacă nu se cunoaşte expresia vitezei de reacţie sau dacă aceasta este mai complexă.