CHALMERS TEKNISKA HÖGSKOLA. Institutionen för kemi- och bioteknik



Relevanta dokument
Tentamen i Kemisk reaktionsteknik för Kf3, K3 (KKR 100) Fredagen den 22 december 2006 kl 8:30-12:30 i V. Man får svara på svenska eller engelska!

CHALMERS TEKNISKA HÖGSKOLA. Institutionen för kemi- och bioteknik

CHALMERS TEKNISKA HÖGSKOLA Institutionen för kemi- och bioteknik

CHALMERS TEKNISKA HÖGSKOLA. Institutionen för kemi- och bioteknik

CHALMERS TEKNISKA HÖGSKOLA. Institutionen för kemi- och bioteknik

CHALMERS TEKNISKA HÖGSKOLA. Institutionen för kemi- och bioteknik

Tentamen i Kemisk Reaktionsteknik I Exam in Chemical Reaction Engineering I (KGT002 / KMT017 / KMT007)

Tentamen i Kemisk reaktionsteknik för Kf3, K3 (KKR 100) Fredagen den 31 augusti 2007 kl 8:30-12:30 i M. Man får svara på svenska eller engelska!

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

Tentamen i termodynamik. 7,5 högskolepoäng. Namn: (Ifylles av student) Personnummer: (Ifylles av student)

CHALMERS TEKNISKA HÖGSKOLA. Institutionen för kemi- och bioteknik

Tentamen i Kemisk reaktionsteknik för Kf3, K3 (KKR 100) Lördagen den 20 december 2008 kl 8:30-13:30 i V. Examinator: Docent Louise Olsson

TENTAMEN I ENERGITEKNIK OCH MILJÖ (KVM034 och KVM033) i V-huset

Separation i Aspen. Grundläggande moduler Short-cut-metoder Rigorös destillation

Tentamen i Kemisk reaktionsteknik för Kf3, K3 (KKR 100) Fredagen den 13 april 2007 kl 8:30-12:30 i V. Man får svara på svenska eller engelska!

TENTAMEN I TERMODYNAMIK för K2 och Kf2 (KVM090) kl i V

CHALMERS TEKNISKA HÖGSKOLA Institutionen för kemi- och bioteknik

Tentamen i Kemisk reaktionsteknik för Kf3, K3 (KKR 100) Lördagen den 19 december 2009 kl 8:30-13:30 i Hörsalar på hörsalsvägen

CHALMERS TEKNISKA HÖGSKOLA. Institutionen för kemi- och bioteknik

12.6 Heat equation, Wave equation

TENTAMEN I TERMODYNAMIK för K2 och Kf2 (KVM090) kl i V

Louise Olsson ( ) kommer att besöka tentamenslokalen på förmiddagen.

Teknisk termodynamik repetition

CHALMERS TEKNISKA HÖGSKOLA. Institutionen för kemi- och bioteknik

CHALMERS TEKNISKA HÖGSKOLA. Institutionen för kemi- och bioteknik

NATIONELLT PROV I MATEMATIK KURS D VÅREN Tidsbunden del

Tentamen i Kemisk reaktionsteknik för Kf3, K3 (KKR 100) Onsdag den 22 augusti 2012 kl 8:30-13:30 i V. Examinator: Bitr. Prof.

HYDRAULIK Rörströmning IV

Rättningstiden är i normalfall tre veckor, annars är det detta datum som gäller:

Tentamen i Kemisk Reaktionsteknik, del A Exam in Chemical Reaction Engineering, part A (KMT 007)

Louise Olsson ( ) kommer att besöka tentamenslokalen på förmiddagen.

Viktig information för transmittrar med option /A1 Gold-Plated Diaphragm

k x om 0 x 1, f X (x) = 0 annars. Om Du inte klarar (i)-delen, så får konstanten k ingå i svaret. (5 p)

Tentamen i Matematik 2: M0030M.

The underlined four questions shall be discussed, for the other questions the answer is enclosed here.

Frågorna 1 till 6 ska svaras med sant eller falskt och ger vardera 1

TENTAMEN I TERMODYNAMIK för K2, Kf2 och TM2 (KVM091 och KVM090) kl

R AKNE OVNING VECKA 1 David Heintz, 31 oktober 2002

Louise Olsson ( ) kommer att besöka tentamenslokalen på förmiddagen.

Matematik Åk 9 Provet omfattar stickprov av det centrala innehållet i Lgr b) c) d)

Lite fakta om proteinmodeller, som deltar mycket i den här tentamen

Systemkonstruktion Z2

Separata blad för varje problem.

Kemisk Dynamik för K2, I och Bio2

Sammanfattning hydraulik

Rev No. Magnetic gripper 3

Hjälpmedel: Valfri miniräknare, Formelsamling: Energiteknik-Formler och tabeller(s O Elovsson och H Alvarez, Studentlitteratur)

Kinetik, Föreläsning 1. Patrik Lundström

This exam consists of four problems. The maximum sum of points is 20. The marks 3, 4 and 5 require a minimum

TENTAMEN I ENERGITEKNIK OCH MILJÖ (KVM033) för K2 och Kf2 i V-huset.

Varför kan kolatomen bilda så många olika föreningar?

DVU-HP. Integrerat reversibelt värmepumpsystem

CHALMERS TEKNISKA HÖGSKOLA. Institutionen för kemi- och bioteknik

Trevägs kägelventil, flänsad PN 16 (Mjuktätande) Ventilen klarar följande typer av media: Hetvatten och kylvatten. Storlek. m 3 /h

FÖRELÄSNING 1 ANALYS MN1 DISTANS HT06

Tentamen i reglerteknik SSY310/ERE091. Torsdagen den 4 juni 2015 kl. 14:00

Kap 3 egenskaper hos rena ämnen

Uppgift 2 Betrakta vädret under en följd av dagar som en Markovkedja med de enda möjliga tillstånden. 0 = solig dag och 1 = regnig dag

Split- vs ventilationsaggregat

Innehållsförteckning

Utredning av effektförbrukningen på Älvenäs industrihotell Pescator AB

Tentamen i Systemteknik/Processreglering

4 Halveringstiden för 214 Pb

Kurskod: TAMS28 MATEMATISK STATISTIK Provkod: TEN1 05 June 2017, 14:00-18:00. English Version

Linköpings tekniska högskola Exempeltentamen 2 IKP/Mekaniksystem Mekanisk värmeteori och strömningslära. Exempeltentamen 2

Kapitlet är främst en introduktion till följande kapitel. Avsnitt 9-1, 9-2, 9-4 och 9-5 ingår i kursen.

Module 6: Integrals and applications

5B Portföljteori och riskvärdering

Tentamen i KFK080 Termodynamik kl 08-13

Massöverföring och separationsteknik

2(x + 1) x f(x) = 3. Find the area of the surface generated by rotating the curve. y = x 3, 0 x 1,

Tentamen MVE300 Sannolikhet, statistik och risk

Nr 17 Överenskommelse med Thailand om radioamatörverksamhet

Introduktion till att använda sig av GLPK

Solowheel. Namn: Jesper Edqvist. Klass: TE14A. Datum:

Dagens föreläsning (F15)

Kinetik. Föreläsning 1

balans Serie 7 - The best working position is to be balanced - in the centre of your own gravity! balans 7,45

Tentamen i Kemisk Termodynamik kl 13-18

Mekanik FK2002m. Kraft och rörelse II

Solutions to exam in SF1811 Optimization, June 3, 2014

Tentamen i Kemisk Termodynamik kl 14-19

TENTAMEN I TERMODYNAMIK för K2, Kf2 och TM (KVM091 och KVM090) kl och lösningsförslag

BMP-test Samrötning av pressaft med flytgödsel. AMPTS-försök nr 2. Sammanfattning

FACIT version (10 sid)

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Måndagen den 27 maj, 2013

14. Potentialer och fält

Kurskod: TAMS11 Provkod: TENB 07 April 2015, 14:00-18:00. English Version

Service och bemötande. Torbjörn Johansson, GAF Pär Magnusson, Öjestrand GC

Godkänt-del. Hypotetisk tentamen för Termodynamik och ytkemi, KFKA10

TENTAMENSUPPGIFTER I ELEKTROTEKNIK MED SVAR

MVE500, TKSAM Avgör om följande serier är divergenta eller konvergenta. Om konvergent, beräkna summan. (6p) ( 1) n x 2n+1 (a)

State Examinations Commission

Tentamen i organisk kemi, KOKA05, 5 hp, Måndagen den 1 juni 2009,

Övningstentamen. Syfte med tentamen

TENTAMEN I TERMODYNAMIK för K2 och Kf2 (KVM091 och KVM090) kl

Titrering av en stark syra med en stark bas

Termodynamik FL4. 1:a HS ENERGIBALANS VÄRMEKAPACITET IDEALA GASER ENERGIBALANS FÖR SLUTNA SYSTEM

Energiteknik I Energiteknik Provmoment: Tentamen Ladokkod: 41K02B/41ET07 Tentamen ges för: En1, Bt1, Pu2, Pu3. 7,5 högskolepoäng

Provmoment: Ladokkod: Tentamen ges för: Omtentamen SMI01A CE12. Namn: (Ifylles av student) Personnummer: (Ifylles av student)

Transkript:

CHLMERS TEKNISK HÖGSKOL Institutionen för kemi- och bioteknik KURSNMN Grundläggande kemiteknik, K 46 Med förslag till lösningar av beräkningsuppgifter PROGRM: namn åk / läsperiod EMINTOR Civilingenjörsprogram kemiteknik Civilingenjörsprogram kemiteknik med fysik årskurs läsperiod 3 & 4 Krister Ström TID ÖR TENTMEN LOKL Tisdag 9 mars kl 4.-8. Johanneberg HJÄLPMEDEL NSV LÄRRE: namn besöker tentamen telnr DTUM ÖR NSLG av resultat samt av tid och plats för granskning ÖVRIG INORM. Valfri räknedosa/kalkylator med tömt minne. Egna anteckningar och kursmaterial är ej godkänt hjälpmedel. "Data och Diagram" av Sven-Erik Mörtstedt/Gunnar Hellsten Tabeller och Diagram av Gunnar Hellsten "Physics Handbook" av Carl Nordling/Jonny Österman "BET β" av Lennart Råde/Bertil Westergren ormelblad (vilket bifogats tentamenstesen) Derek Creaser 76 553 387 Nås enbart på tfn. Krister Ström 77 578 ca. kl. 5. Jonas Sjöblom 77 3 ca. kl. 5.45 Svar till beräkningsuppgifter anslås onsdag mars på studieportalens kurshemsida. Resultat på tentamen anslås tidigast tisdag 3 mars efter kl.. Granskning tisdag 3 april samt fredag 6 april kl..3-3. i seminarierummet forskarhus II plan. Tentamen består av teoriproblem till ca 4 % och resten beräkningsuppgifter. Sju uppgifter totalt på tentamen. Poäng på respektive uppgift finns noterat i tentamenstesen. ör godkänd tentamen fordras 5% av tentamens totalpoäng. Till genomförd tentamens totalpoäng adderas bonuspoäng som erhållits inom ramen för kursens miniprojekt. Dessa tillgodoräknas endast vid de tentamenstillfällen under det år studenten är förstagångsregistrerad på kursen. Samtliga diagram och bilagor skall bifogas lösningen av tentamensuppgiften. Diagram och bilagor kan ej kompletteras med vid senare tillfälle. Det är Ditt ansvar att Du besitter nödvändiga kunskaper och färdigheter. Det material som Du lämnar in för rättning skall vara väl läsligt och förståeligt. Material som inte uppfyller detta kommer att utelämnas vid bedömningen. Betyg 3 3-39p, betyg 4 4-49p, betyg 5 5-6p.

Uppgift. Normalnonan (C 9 H ) krackas termiskt i gasfas, varvid för varje mol nonan som krackas bildas det fyra mol produkter, dvs C 9 H 4 (produkter). Krackningen är ett förlopp av första ordningen med avseende på nonan och hastighetsekvationen kan skrivas Vid temperatur K och totaltrycket 4. bar är hastighetskonstanten, 3.4 s -. Termisk krackning skall studeras i en tubreaktor med tvärsnittsytan cm, isotermt och isobart under ovannämnda betingelser. Molflödeshastigheten i inflödet är mol nonan h -. Inflödet innehåller inga krackningsprodukter. Beräkna den reaktorlängd som behövs för att genomföra krackningen till 95% omsättningsgrad. (6 p) Uppgift. Dehydratisering av etanol (C H 5 OH) utföres i en reaktor innehållande en fast katalysator, där en blandning av dietyleter ((C H 5 ) O), eten (C H 4 ) och vatten bildas. Reaktorn är inte utrustad med någon temperaturkontrollenhet. Kväve bubblas genom etanolen vid ºC och kpa. Den utgående gasen från bubbeltornet kan anses mättad med etanol. Denna gasström upphettas sedan till 4ºC och leds till reaktorn över vilken 7% av etanolen omsättes (över reaktorn!) till produkter. I en separationsenhet efter reaktorn, separeras vatten och etanol från produktgasen. Etanol återförs till bubbeltornet och en vattenlösning innehållande 5 mol% etanol lämnar separationsenheten. CHOH 5 Bubbeltornet Reaktor mol% CH 4 Separation (CH 5) OH CH 4 N CHOH 5 N HO + 5 mol% CHOH 5 öljande reaktioner sker i reaktorn: C H 5 OH (C H 5 ) O + H O ΔH R -4.39 kj mol - vid 5ºC C H 5 OH C H 4 + H O ΔH R 45.3 kj mol - vid 5ºC Koncentrationen av eten i utflödet från reaktorn är mol% och etanols ångtryck vid ºC är 5.86 kpa. a) Hur stor del av etanolen i färska inflödet till processen omsättes ej? b) Mätningar av temperaturen i gasflödet ut ur reaktorn tyder på att endast -3-9

ett litet temperaturfall sker i reaktorn, dvs mindre än ºC. Baserat på vad du vet om denna process är det ett rimligt resultat? örklara varför eller varför inte. (8 p) Uppgift 3. Den irreversibla vätskefasreaktionen B + C är av första ordningen, och har hastighetsuttrycket r exp E RT C Hastighetsuttrycket som funktion av omsättningsgraden av ( ) för en kontinuerlig adiabatisk reaktor är som följer: E c r ρ C P exp C ( H R ) Δ + T ρcp R ( ) Denna hastighet kan refereras till som den adiabatiska reaktionshastigheten. Grafen visar hur den adiabatiska reaktionshastigheten beror av för de data som ges nedan. a) Härled det adiabatiska reaktionshastighetsuttrycket med den nomenklatur som definieras nedan. b) Du vill använda en enda ideal tank- eller tubreaktor med minimal volym för att uppnå 85% omsättning av. Vilken typ av reaktor skall du välja? örklara varför. c) Beräkna volymen av den reaktor du rekommenderade i (b). -3-9 3

d) Om du kan använda någon kombination av ideala reaktorer utan recirkulerande strömmar för att uppnå 85% omsättning, vilken reaktorkombination skulle du då rekommendera för att minimera totala reaktorvolymen. örklara under vilka driftsbetingelser reaktorerna skulle arbeta. Nomenklatur: Symbol Värde (enheter) Pre-exponentiell faktor 7 s - E ktiveringsenergi 7 3 J mol - ΔH R Reaktionsentalpi (oberoende av temperaturen) -6 kj mol - ρ Vätskans densitet 7 kg m -3 c P Vätskans värmekapacitet (oberoende av temperatur och sammansättning) 3 J kg - K - C Inflödeskoncentration av 5 3 mol m -3 T Inflödestemperatur 33 K q Volymetrisk flödeshastighet -3 m 3 s - ( p) Uppgift 4. a) Hur påverkar ett underkylt återflöde ång- och vätskeflödet i en destillationskolonns förstärkardel? b) Vid vilket yttre återflödesförhållande arbetar en destillationskolonn då det fordras minimalt antal jämviktssteg? c) Vid användande av McCabe-Thieles metod beskrivs tillflödets tillstånd med q-linjen. Under vilken förutsättning fås en q-linje med negativ lutning? Motivera svaret! d) Vilka är förutsättningarna för att kunna anta konstant molära flöden vid McCabe-Thieles metod e) Skissera ett belastningsdiagram för en klockbottenkolonn! nge begränsningslinjerna och beskriv vad som händer med flödena i kolonnen då dessa överskrids eller då driftpunkten ligger nära dem. (p) Uppgift 5. I en destillationskolonn utrustad med totalkondensor och återkokare ska en blandning av ättiksyra och vatten separeras vid 76 mmhg. Kolonnen har två tillflöden, se figur nedan. örsta tillflödet,, är på kmol/h är vätskeformigt och befinner sig vid sin bubbelpunkt och håller 5 mol-% ättiksyra. Det andra tillflödet,, är också på kmol/h men är en blandning av ånga och vätska där ångandelen är 5% och strömmen håller totalt 5 mol-% ättiksyra. rån kolonnen önskas två produktströmmar hållande 98 mol-% vatten respektive 95 mol-% ättiksyra. Kolonnen arbetar vid ett yttre återflödesförhållande som är. gånger det minimala. Hur många ideala bottnar fordras för att genomföra separationen? nvänd -3-9 4

McCabe-Thieles metod! Vilka är de optimala tillflödesbottnarna räknat ovanifrån? Vilken är temperaturen hos tillflödet? Jämviktsdiagram för systemet vatten /ättiksyra bifogas. ntoines ekvation: logp i o (mmhg) i - ntoinekonstanter: B i C i +T( o C) i B i C i Vatten 7.9668 668. 8. Ättiksyra 7.887 46.7. (p) Uppgift 6. En värmepump består bl.a. av en kompressor och två värmeväxlare, se figur till höger. En värmepumps prestanda mäts vanligen i COP (Coefficient Of Performance) och definieras enligt: COP Värme_ut elenergi_in Q W Eftersom ingen energi kan skapas så hämtas alltså energi från annan källa (tex ett bergvärmehål där en etanol-vattenlösning cirkuleras): Q Värme_ ut elenergi _ in + bergvärme W + Q På insidan värmepumpen på den kalla sidan (intercoolern) förångas ett -3-9 5

köldmedium (R47) vid lågt tryck och -,5 C. Intercoolern kan betraktas som en motström värmeväxlare och vi antar att köldmediet kan betraktas som en ren komponent. En kall vintermorgon för en bergvärmepump av märket CTC gäller följande: COP 3 Kompressoreffekt (el-energi) 3,5kW vgiven effekt (Värme ut),5kw In-temperatur till värmepumpen (från borrhålet): 4 C Ut-tempertur från värmepumpen (tillbaks till borrhålet): C a) Gör en skiss av värmeväxlaren med angivande av temperaturer! b) Beräkna temperaturverkningsgraden! c) Om arean på intercoolern är 3,m, vad är värmeövergångstalet? -3-9 6

d) På sommaren är COP högre. Diskutera kring orsakerna för detta och motivera gärnamed ekvationer. (7p) Uppgift 7. a. Det finns två huvudtyper av pumpar: Turbopumpar och deplacementspumpar. Nämn en pump av varje typ och redogör för hur dessa fungerar. Ge ett exempel på en tillämpning där den ena pumpen är lämplig men inte den andra och förklara kortfattat varför. b. ör reglering av pumpar så lämpar sig inte strypreglering för deplacementspumpar. Varför då? örklara med ord samt gärna med en enkel graf. (5p) Göteborg 4 februari Krister Ström Derek Creaser Jonas Sjöblom -3-9 7

ormelblad Grundläggande kemiteknik Reaktionsteknik Omsättningsgraden: N N (satsreaktor) N (kontinuerlig reaktor) rrhenius ekvation: E k exp RT E och ( ) ( )exp kt k T ( ) R T T Energiteknik Värmeväxlare: Δ T lm ΔT ΔT ΔT ln Δ T C min exp NTU Cmax ε C min C min exp NTU Cmax Cmax (motström) C exp NTU + C ε Cmin + C max min max (medström) U NTU C min -3-9 8

Temperaturverkningsgrad för motströmsvämeväxlare,4 stråk (pass) på tubsidan Y T Y T C H T T C C Y Tryckförlust i rörledningar: l Δp f λ d c ρ ρ Δp f ζ Tentamenn i Grundläggande kemiteknik -3-9 ζ c 9

Separationsteknik ntoines ekvation: log o ( ) P i ) i Bi t + C i Wilsonuttrycket för beräkning av aktivitetsfaktor för binärt system: lnγ ( ln x + Λ x ) + x x Λ + Λ x Λ Λ x + x lnγ ln( x + Λ ) Λ x x x + Λ x Λ Λ x + x y x Relativ flyktighet: α, y x där x anger vätskefassammansättning y anger ångfassammansättning anger lättflyktig komponent anger tung komponent Binär destillation: Materialbalanser: Vy n+ Lx n + Dx D Vy m+ Lx m Bx B q-linje: q y -q x x + q Tentamenn i Grundläggande kemiteknik -3-9

Uppgift Process with labeled streams: CHOH 5 Gas Saturator Reactor mol% CH 4 Separation (CH 5) OH CH 4 N Reactions: E D + W E + W Basis: Total molar flow rate in stream is mol s - Then. mol s- 5.86 mol s - 94.4 mol s - Mole balances over reactor: N 4 CHOH 5 3 HO + 5 mol% CHOH 5 7% conversion of E over reactor:.7.3.76 mol s - mol% in stream :.... mol s -. Then.546 mol s - So now to tabulate the flow of every component in stream :.758 mol s -.546..556 94.4. mol s - -3-9

Uppgift : mol h - Plug flow.95 c cm L? T K P 4. bar Reaction: 4R r kc Stoichiometric table to obtain f ( ) R + tot C : R 4 + R + 3 3 + C y P RT tot P RT + 3 P RT Mole balance: d dv r d dv kc k + 3 P RT V RT dv kp.95 + 3 d L RT kp c.95 + 3 d RT kp c mol h ( cm) 8.34 Pa m 3 s K bar h 36 s cm m mol K 3.4 4. bar 5 Pa.33 m.95 + 3 d 4ln 3.95 (.95) 9. 3 L 3. m

Uppgift 3: Reaction: B + C Rate Expression: r exp E RT C (a) part To obtain r f ) (adiabatic rate expression) ( We need T f ) from adiabatic heat balance, and C f ). ( Heat balance for an adiabatic reactor: ( Q in Q out + Q rxn q qc ν T T ρ cpdt qρ cpdt + ( ΔHR ) ( ν ) Tref C T ρc Tref ( ΔH ) R + p T Liquid phase reaction, q considered constant, then C q ( ) C q ( ) Sub expressions above for T and C in r to obtain: r Eρc P exp C ( C ( HR ) T cp ) R Δ + ρ ( ) (b) part single ideal tank reactor would require smaller volume in this case compared to an ideal tube reactor. Because the reaction is exothermic there is a maximum reaction rate at a certain value when T > T and conversion is not too high (still fair bit of reactant remaining). The ideal tank reactor would operate entirely at the reaction rate for.85 which is close to the maximum reaction rate, whereas the tube operates at all reaction rates from.85, are rates close to are very low. rom the mole balance for the ideal reactors it may be shown that the volumes (V) are:

V V d d r r Ideal tube r r Ideal tank In a plot of the inverse reaction rate (/r) against conversion, the volume of the ideal tank reactor would be proportional to the rectangle area from to.85 and up to the /r at.85. Whereas the volume of an ideal tube would be proportional to the entire area under the /r curve up to.85. It is then also graphically that the required volume of an ideal tube reactor is significantly larger. (c) part Ideal tank reactor mole balance: + rv + ( ) rv V qc r rom plot at.85, r.65 mol m -3 s - Then V 3.9 m 3 (d) part Reactor system with minimal total volume would consist of an ideal tank reactor followed by an ideal tube reactor. The outlet conversion from the tank reactor would be.73. Under such conditions the tank reactor would operate at the maximum reaction rate and thus have minimal volume. n ideal tube reactor would be connected in series after the tank reactor to increase from.73 to the final required conversion of.85.

5 mol% E in stream 3:.5..345 mol s-. E balance over separator:.64 mol s - E balance over saturator: 4.36 mol s - raction of E fed to process that remains unconverted:.3 (a) (b) It would seem reasonable that the temperature gradient over the reactor could be small, considering that the first reaction is exothermic whereas the second reaction is endothermic. However, the enthalpy change of the second reaction is nearly double that of the first reaction. rom results in (a) part the rate of the first reaction is about 5% greater than that of the second reaction. So the total heats of both reactions largely cancel out each other, however not completely, so a small temperature decrease over the reactor can be expected. -3-9 3

Uppgift 5. Data: kmol/h kmol/h x.75 z.5 q.5 R. R min x D.98 x B.5 P 76 mmhg Sökt: n, n, n, T Lösning: Balanser över hela systemet Totalbalans: + D + B Komponentbalans: x + z Dx D + Bx B D 3.66 kmol/h B 76.34 kmol/h. Komponentbalans över förstärkardelen. Vy n+ Lx n + Dx D ; y n+ L V x n+ x D V R R+ x n+ x D R+ Det yttre återflödesförhållandet bestäms utifrån det minimala dvs R min. Övre driftlinjen konstrueras i jämviktsdiagram från punkten (x D ;x D ) och skär q-linjen för och x jämviktskurvan. Skärningspunkten på y-axeln är φ min D.33 R min + R min bestäms till.97 R.36 ktuell övre driftlinje konstrueras från (x D ;x D ) till avskärningen på y-axeln φ x D R+.9 Driftlinjen gäller för molbråken.75 till.98. -3-9 4

. Komponentbalans över mellansektionen. V y m+ + x L x m + Dx D ; y m+ L' V ' x m + V ' Dx D - x V V eftersom är i vätskeform V V D(R+) V 45.5 kmol/h Driftlinjen skapas från q-linjen q till q-linjen q. Driftlinjen skär y-axeln i punkten φ V ' Dx D - x dvs φ.. 3. Driftlinjen för avdrivardelen skapas från skärningspunkten mellan q-linjen q och driftlinjen för mellansektionen och punkten (x B ;x B ) på diagonalen. Driftlinjerna för systemet är konstruerade. ör kolonnens förstärkardel är avståndet mellan driftlinje och jämviktskurva litet varför det förstoras och stegning genomförs i förstoringen! Stegningen visar att det fordras 3 ideala steg dvs 3 ideala bottnar samt återkokare. Med numrering ovanifrån erhålls tillflödes för till ideal botten nr 6 och för mellan ideala bottnarna 4 och 5. o Temperaturen på tillflödet kan bestämmas ur jämviktsambandet; y HO Px HO P HO Sammansättningarna kan avläsas i jämviktsdiagrammet till y HO.565 x HO.48 Jämviktsambandet ger ångtrycket 894.58 mmhg som med ntoines ekvation och givna ntoinekonstanter för vatten ger temperaturen 4.6 C. Svar: 3 idealabottnar samt återkokare. Tillflödet förs in på botten 6 och tillflöde mellan ideala bottnarna 4 och 5. Temperaturen på är ca 4 C. -3-9 5

-3-9 6

Uppgift 6. Givet: T hot, in 4, T hot, ut C, T cold, in -,5 C Q.5kW, W3,5kW Vi vet att det sker förångning och köldmediet kan betraktas som rent ämne (dvs c p ändras ej) a) Skiss: T hot, in 4 T cold, in -,5 C T cold T hot, ut C b) Temperaturverkningsgraden T ε T H, in H, in T T H, ut C, in 4 4.5 3 4,5,66 c) Beräkna värmegenomgångstalet: örst för vi inse att eftersom vi har förångning på kalla sidan blir den kalla sidan C max. Vidare är C max väldigt stor (qmprich*dhvap, dhvap>>cp), dvs C min /C max I grafen (a) för motströmsvärmeväxlare kan vi då läsa av (för eps,66 och C min /C max ) NTU ~, Sedan behöver vi (ändå) beräkna Cmin: q εc ( T T ) min H, in C, in där : q Q Q W, 5 3, 5 7, kw q 7, Cmin, 357kW / K ε ( TH, in TC, in ), 66( 4, 5) Ur definitionen av NTU erhålls sedan U: U NTU Cmin NTUCmin, *, 357 U, 864, 86kW / m K 86W / m K 3, Svar: Värmegenomföringstalet är 86W/m /K -3-9 7