uz pretpostavku da se radi o reakciji idealnih plinova i reakcija se provodi u PKR-u i CR-u. VCR = ln(1 )

Транскрипт

1 Pimjei iješenih zadataka 1. Izvesti izaz za volumen eaktoa koji se koisti kod odgovaajućeg molanog otoka F za sljedeću eakciju B + ; k uz etostavku da se adi o eakciji idealnih linova i eakcija se ovodi u PKR-u i R-u. (1 B (1+ T Za 1 % 1 mol mola odukta V V (1 + (1 (1 V V (1+ (1+ 1 k k 1+ F (1+ VPKR F k ( (1 d F (1+ R ( k (1 V F d F 9 VR ln(1 + k 1. Reakcija B, k odigava se u PKR-a jednakih volumena uz vijem zadžavanja τ i 9 % tnu konveziju. ko je zadano: k,5 min -1 mol dm - V 4 dm min -1 koje vijeme zadžavanja i volumen će biti otebni za 1,, i 4 PKR-a?

2 n (1 + kτ n (1 + kτ τ 1/ k 1 (1 (1,9, mol dm 1, 1 1/1 τ1 18min ( 1 k 1,5, k τ τ k,5 1/ 1/ ( , 65 min τ τ k,5 1/ 1/ ( ,9 min 4 1/4 4 1/4 τ4 4 τ ( , min k,5 n 1 τ 18min ( za 1 PKR 1 n τ τr 4, 61min ln k dm V1 V τ 4 18 min 7 dm min V 4 8,65 4,6 dm V V 4 4 6,9 7,68 dm 4 6, 4,9 dm V ( PKR V 4 4,61 18, 4 dm uk R

3 . Ievezibilnom eakcijom 1. eda ostvauje se konvezija od 95 % u kotlastom eaktou u vemenu od t min. a Kolika će biti konvezija za tu eakciju u PKR-u uz τ min? b Koliki τ je oteban za 95 % tnu konveziju u PKR-u? c Koliki τ je oteban za 99 % tnu konveziju u PKR-u? Kotlasti eakto: d k ln kt (1 ln(1 kt ln(1,95 k min k,15 min 1 a PKR, τ min kτ,15, 75 75% 1+ kτ 1+,15 b PKR, 95 % τ 1 1,95 17 min k 1,15 (1,95 c PKR, 99 % τ 1 1,99 661min k 1,15 (1,99

4 4. Reakcija B, k ovodi se u PKR-u uz očetnu koncentaciju mol dm te uz k min i V 5 dm min -1. a Izačunati volumen PKR-a oteban za 5 %? b Izačunati volumen R-a oteban za 5 %? a PKR 1 1,5 τ,5 min k 1 1,5 b R V τ V,5 min 5dm min,5 dm 1 V 1 1 τ ln(1 ln(1,5,47 min V k V τ V,47 5 1,7 dm

5 5. Usoedba kotlastog, PKR i R eaktoa s obziom na bzinu dovođenje/odvođenja toline azvijene kemijskog eakcijom Reakcija B, k ovodi se u eaktou volumena V 5dm uz mol/dm te i temeatui od K. Kojom bzinom teba odvoditi tolinu da eakto može aditi izotemno i T K uz 95 %tnu konveziju: a u kotlastom eaktou, b u PKR-u i c u R-u? Zadano je sljedeće: k min -1 H - /mol V 5 dm mol/dm T K 95 % Osnovne bilance: d V V dt V V ( H Us( T Tc Seđivanjem: d dt ( H Us ( T Tc V a Kotlasti eakto u izotemnom adu dt V V( H Qt ( d k kt e

6 1 mol Q( t V ( H k e 5dm e m ol min dm t Qt ( 6e min Uz 95 % slijedi: (1 e kt t kt ln(1 ln(1,95 t 1, 498min k t 1, t ( osj. ( 6 19 t Q t Q t e 1, 498 min b PKR u izotemnom adu uz 95 % Q V H k dm m ol Q( τ min (konstantno uklanjanje toline c R u izotemnom adu uz 95 % 1 min ( τ ( 5,1 mol dm isto kao u kotlastom eaktou, samo se vaijabla t zamijeni s vaijablom τ Q( τ 6e τ z u z u min U ovom slučaju (R uklanjanje toline zavisi o oložaju unuta eaktoa, z. Kotlasti eakto PKR R

7 Kada bi eakcija bila endotemna u ethodnom izazu bismo imali negativan edznak. Pema tome kotlasti eakto zahtijeva ogamianje Qt (, a cijevni eakto za izoteman ad zahtijeva ili jako velik odukt U c (da se osigua T(z ili ogamianje Qz (. PKR adi s konstantnom vijednošću Q, je je temeatua jednolika u svakoj točki eaktoa i danim uvjetima i i stacionanom adu Q ne zavisi o vemenu. Zbog toga je PKR mnogo jednostavnije dizajniati za stabilnu izmjenu toline. Za PKR su kaakteistične i nešto veće vijednosti koeficijenata ijenosa toline s obziom da se s miješanjem ovećava konvektivni ijenos toline, a je stoga i ukuni koeficijent ijenosa toline, U često viši u PKR-u. S obziom da je geneianje toline eakcijom oocionalno volumenu eaktoa i gijanje/hlađenje će biti oocionalno s ovšinom izmjene toline. Zbog toga je kod velikih eaktoa teško ostići izoteman ad i stoga veliki eaktoi često ade adijabatski. Poačun adijabatskih eaktoa izuzetno je važan zbog sigunosnih azloga, osebice kod egzotemnih eakcija. 6. Reakcija B, k(t H -5 cal/mol 1 cal/dm K ovodi se u vodenoj otoini i atmosfeskom tlaku. a ko eakto adi adijabatski i T K, koju je najvišu očetnu koncentaciju eaktanta, u eaktou otebno osiguati da ne dođe do venja eakcijske smjese u eaktou. b ađeno je da k i K iznosi, min -1, a enegija aktivacije iznosi /molu. Izačunati (τ u adijabatskom R i adijabatskom PKR-u i mol/dm. a Do venja vode dolazi i 7 K dijabatski eakto: ( H T T U najgoem slučaju kod 1 (ili 1 %

8 5 7 K mol 1 mol,9 dm dm K b k ke Ea / RT 1,min k ex( k cal / mol cal (1,986 K molk 1 1 1,48 1 min k 1,986 T 1 1, 48 1 ex( dijabatski PKR: Bilanca tvai: τ τk( τ (1 τ k( τ (1 (1 Bilanca toline: ( H T T 5 ( H mol mol T T + T + 1 dm T T + 5 dm K Uvštavanjem u izaz (1 dobiva se: τ (1 1,986( T + 5 Imlicitno ješenje za (τ! dijabatski R: 1 1, 48 1 ex(

9 Bilanca toline ista kao i ethodno, T T + 5 d k dτ d k(1 dτ d dτ T 1 (1,48 1 ex( (1 1,986( + 5 Može se iješiti za (τ!