2023 02 16

Page 1

TERMODINAMICA DELL'INGEGNERIA CHIMICA PROFF. MASSIMO MORBIDELLI E RENATO ROTA APPELLO DEL 16/02/2023 PARTE OBBLIGATORIA (RIPORTARE SU TUTTI I FOGLI IL NUMERO PERSONA ) Come schematizzato nella figura seguente, una corrente liquida F1 contenente i composti A e B disciolti nel solvente S alla temperatura T1=40 [°C] viene alimentata a un reattore chimico che lavora alla temperatura T=34 [°C] per produrre il composto C secondo la reazione chimica (sufficiente a caratterizzare la stechiometria delle trasformazioni chimiche) 𝐴𝐴+ 2𝐵𝐵 → 𝐶𝐶. Il prodotto C viene in parte separato con la corrente solida (3) contenente solo il composto C, mentre la rimanente parte esce dal reattore con l e acque madri nella corrente liquida (2). Le frazioni molari della corrente (1) sono: zA,1=0.15, zB,1=0.35, zS,1=0.50 e tutte le correnti sono alla pressione di 1 [bar]. Si chiede di calcolare la potenza termica da scambiare al reattore chimico sapendo che la portata della corrente F1 è pari a (5+ 10 α) [kmol/h] essendo α l’ULTIMA cifra del proprio Numero persona (per esempio: Numero persona 10462523  α=3  F1=5+30=35 [kmol/h]). IPOTESI E DATI • Il reattore è assimilabile a uno stadio di equilibrio operante in condizioni stazionarie. • Le miscele liquide sono ideali e i gas sono approssimabile a gas perfetti. • La correzione di Poynting è trascurabile. • La tensione di vapore dei diversi composti in funzione della temperatura può essere calcolata con la relazione di Antoine: 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙10�𝑃𝑃𝑗𝑗 0[𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏𝑏]� = 𝐴𝐴𝑗𝑗− 𝐵𝐵𝑗𝑗 𝑇𝑇 [𝐾𝐾]+𝐶𝐶𝑗𝑗 A B C S 𝑪𝑪𝒑𝒑,𝒋𝒋 𝑳𝑳 [J/(mol K)] 98.2 65.4 41.8 112.4 𝑪𝑪𝒑𝒑,𝒋𝒋 𝑺𝑺 [J/(mol K)] 98.2 65.4 34.6 33.8 𝑪𝑪𝒑𝒑,𝒋𝒋 ∗ [J/(mol K)] 121.8 94.2 88.1 65.21 𝑻𝑻𝒇𝒇𝒇𝒇𝒇𝒇,𝒋𝒋 (𝑷𝑷= 𝟏𝟏 𝒃𝒃𝒃𝒃𝒃𝒃) [K] 271 176 503 158 𝑨𝑨𝒋𝒋 3.1001 3.6812 2.9128 5.3723 𝑩𝑩𝒋𝒋 1024.551 1091.953 1719.432 1670.409 𝑪𝑪𝒋𝒋 -30.156…