Provmoment: Tentamen Ladokkod: A116TG Tentamen ges för: TGKEB16h. Tentamensdatum: Tid: 09:00 13:00

Transkript

1 Grundläggande kemiteknik Provmoment: Tentamen Ladokkod: A116TG Tentamen ges för: TGKEB16h 7,5 högskolepoäng Tentamensdatum: Tid: 09:00 13:00 Hjälpmedel: Tillåtna hjälpmedel är miniräknare, Alvarez formelsamling Energiteknik, formelsamling i Ma, Fy, Ke, samt en A4-sida med valfria anteckningar. Anteckningarna får inte bestå av härledningar eller av lösta uppgifter. Totalt antal poäng på tentamen: För att få respektive betyg krävs: Betyg 3: 25p Betyg 4: 33p Betyg 5: 42p Allmänna anvisningar: OBS: Bifoga jämviktsdiagrammet med lösningarna. Läs igenom alla uppgifter. Uppgifterna är nödvändigtvis inte ordnade efter svårighetsgrad. Nästkommande tentamenstillfälle: Omtentamensveckan i augusti Rättningstiden är i normalfall 15 arbetsdagar, till detta tillkommer upp till 5 arbetsdagar för administration. Annars är det detta datum som gäller: Viktigt! Glöm inte att skriva anonymitetskod på alla blad du lämnar in! Lycka Till! Ansvarig lärare: Telefonnummer: Anonymitetskod: 1

2 1. Till en ångturbin kommer 10 kg/s 10 bar ånga vid temperaturen 400 C. Ångan lämnar turbinen med ett tryck på 10 kpa. Den isentropiska verkningsgraden är 90 %, och övriga verkningsgrader är totalt på 87 %. (13p) a. Bestäm eleffekten som generatorn kopplad till ångturbinen levererar. b. Ångan efter turbinen kondenseras till mättad vätska i en kondensor. Hur stort arbete måste pumpen tillföra vätskan för att höja kondensatets tryck från 10 kpa till 10 bar? 2. På labb kommer en luftström med ett flöde av 1,20 mol/min som innehåller 10 mol% av ämne A. Ämne A önskar man avskilja från luftströmmen i en absorptionsanläggning med silbottnar, så att den utgående luftströmmen innehåller 1,0 mol% A. Det inkommande vätskeflödet är helt rent från ämne A och har ett flöde på 1,17 mol/min. Jämviktsdiagram är bifogat. (8p) a. Bestäm antalet ideala bottnar. b. Beskriv en silbotten, ange en fördel och en nackdel med denna typ av botten. 3. Till en destillationskolonn kommer 5,0 kmol/h kokvarm vätska som innehåller 22 mol% etanol (resten vatten). Från destillationskolonnen önskar man ett destillatflöde på 1,5 kmol/h med 65 mol% etanol. Återflödesförhållandet R = 1,9 * R min. (10p) a. Bestäm antalet ideala bottnar b. Bestäm placeringen av tillflödet (mellan vilka bottnar). c. Förklara vad som menas med en ideal botten. 4. Du har upptäckt en ny reaktion som du hoppas ska testa i pilotskala. Reaktionen kan sammanfattas som: A (aq) + B (aq) P (aq) och du har kommit fram till att reaktionshastigheten är beroende av både koncentrationen av A och B (r A = -k*c A*C B). När du undersöker reaktionen i en liten satsreaktor på labb ser du att omsättningen av A är 95 % efter 2 h, när startkoncentrationerna av A och B var 1,0 mol/l. Bestäm substansmängden P som du kan producera per dygn när du skalar upp reaktionen till en satsreaktor med en arbetsvolym på 1,0 m 3. Startkoncentrationen av A och B är då 2,0 kmol/m 3 och omsättningen som då önskas är 98 %. Mellan varje sats går det åt 30 minuter för att tömma, göra rent, och fylla reaktorn. (8p) Anonymitetskod: 2

3 5. Etanol kan under rätt förhållanden dehydreras till eten: C 2H 5OH (g) C 2H 4 (g) + H 2O (g) Reaktionen äger rum vid 475 C. Bestäm värme- eller kyleffekt som krävs för att producera 1,0 kmol eten/s (detta motsvarar ca 10 % av etenbehovet hos en fullskalig polyeten-fabrik) förutsatt konstant temperatur. Omsättningen av etanol är 98,5 %. Tips: Eten går ofta under handelsnamnet etylen (ethylene) (11p) Medel-c p från 25 C till angiven temperatur i kj mol -1 C -1 T ( C) C 2H 5OH (g) C 2H 4 (g) H 2O (g) 25 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,03982 Anonymitetskod: 3

4 Jämviktsdiagram X-Y uppgift 2 (mol A/mol inert) Anonymitetskod: 4

5 1,00 Etanol/vatten 101 kpa 0,90 0,80 0,70 0,60 y etanol 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 x etanol

6 1,00 Etanol/vatten 101 kpa 0,90 0,80 0,70 0,60 y etanol 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 x etanol