To tylko jedna z 5 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
Podstawy technologii chemicznej dr inż. Ewelina Ortyl Jeżeli w układzie zachodzi reakcja chemiczna, to jej szybkość można wyrazić za pomocą wypadkowej szybkości powstawania (zaniku) j-tego składnika według:
lub Szybkość tworzenia / zaniku j-tego składnika jest proporcjonalna do współczynnika stechiometrycznego vj. Pochodna dnj/dt jest dodatnia dla produktów i ujemna dla substratów reakcji. Uwzględniając w równaniu bilansu materiałowego reakcji chemicznej w reaktorze pracującym w stanie ustalonym prowadzi do: , j=1,2,…,Nc
vj - szybkość powstawania składnika w reakcji chemicznej; wypadkowa szybkość powstawania j-tego składnika w reaktorze
Fi - wypadkowa szybkość dopływu składnika do procesu
Wypadkową szybkość powstawania k-tego pierwiastka, która musi dla każdej reakcji chemicznej = 0, otrzymuje się przez pomnożenie szybkości tworzenia j-tego związku przez liczbę atomów k-tego pierwiastka w j-tym związku mjk i zsumowaniu po wszystkich składnikach.
Wypadkowa szybkość powstawania pierwiastków w reaktorze:
( w stanie ustalonym tylko ten człon) + ( w stanie ustalonym ten człon =0, zgodnie z równaniem: , k=1,2,…,Nc) =0
Przykład
Instalacja produkcyjna wytwarza 100 ton/h kwasu siarkowego o zawartości 98% wagowych kwasu. Obliczyć natężenie strumienia SO3 i strumienia wody, którą doprowadza się do instalacji do absorpcji i wyrazić w kg/h.
MH2SO4 = 98 kg/mol
MH2O = 18 kg/mol
MSO3 = 80 kg/mol
SO3 + H2O = H2SO4 FcH2SO4 = 100*1000*0,98 = 98000 kg/h
FcH2O = 100*1000*0,02 = 2000 kg/h
FcH2SO4 = 98000/98 = 1000 kmol/h H2SO4 FcH2O = 2000/18 = 111 kmol/h H2O
Równania bilansowe dla [H]
0= -2FB(H2O) + 2FC(H2SO4) + 2FC(H2O)
2FB(H2O) = 2FC(H2SO4) + 2FC(H2O)
FB(H2O) = 1111 kmol/h 18*1111 = 20000 kg/h
FA(SO3) = FC(H2SO4) = 1000 kmol/h 1000*80 = 80000 kg/h
W obliczeniach bilansowych korzystne jest wprowadzenie stopnia przemiany zdefiniowanego jako stosunek tej ilości składnika, który uległ przemianie do ilości tego składnika, wprowadzonego do reakcji. Stopień przemiany αj składnika j określa następujące wyrażenie:
F1x1j - molowe natężenie dopływu składnika j do reaktora
F2x2j - molowe natężenie wypływu składnika j z reaktora
Przykład
CO + H2O = CO2 + H2 αkońcowy = 0,9 (CO)
wchodzący strumień CO: 100 kmol/h
strumień wejściowy wody: 300 kmol/h
We- strumień wejściowy
(…)
… względna arbitralnie przyjętego poziomu [m]
kinetyczna , u - prędkość liniowa [m/s]
wewnętrzna - makroskopowa miara energii cząsteczkowej, atomowej i subatomowej; to suma wszystkich energii: energii ruchu postępowego, obrotowego i drgającego cząsteczek, energia stanów elektronowych w atomach i cząsteczkach, energii wiązań atomów w cząsteczkach, energii oddziaływań międzycząsteczkowych i energii jąder atomowych (w zwykłych przemianach fizykochemicznych energia ta nie ulega zmianie i może być pominięta w rozważaniach)
Zgodnie z regułą faz jednoskładnikowy układ jednofazowy ma 2 stopnie swobody, jego energia wewnętrzna U = U(T,V)
energia wewnętrzna - funkcja stanu, jej różniczka zupełna: , gdzie pierwszy człon to molowa pojemność cieplna w stałej objętości
ΔU = U2 - U1 Cp=5/2 R (jednoatomowa)
Cp=7/2R…
… układu rośnie
ΔU <0 energia wewnętrzna układu maleje
Entalpia - suma energii wewnętrznej układu i iloczynu pV
H=U+pV
entalpia jest funkcją stanu: H=H(T,P) - jest funkcją temperatury i ciśnienia
, gdzie pierwszy człon to - molowa pojemność cieplna pod stałym ciśnieniem
nie można obliczyć bezwzględnej wartości entalpii, lecz jedynie jej zmiany
Proces zachodzący w stanie ustalonym: (zasada zachowania…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)