Teori

Question 1

Värmebalansen för en industningseffekt kan under vissa förhållande approximeras med följande uttryck:
Sdelta_H_vap,s=Vdelta_H_vap,v
Vilka föutsättningar måste gälla för att oanvstående uttryck skall kunna användas?

Answer 1

God värmeekonomi måste kunna antas –> följande måste kunna antas
- Kokvarmt tillflöde
- Försumbara kokpunktsförhöjningar
- Tillståndets entalpi är jämförbar med koncentrerad lösning, dvs h_F ungefär lika med h_L

Question 2

Varför är medströmskoppling vid flereffektindunstning lämpligt då man önskar koncentrera en temperaturkänslig lösning?

Answer 2

Eftersom högre koncentration går mot lägre temperatur?

Question 3

Vad är för- och nackdelar med konvektionstorkar i jämförelse med konduktionstorkar?

Answer 3

Fördelar:
- Hög energieffektivitet
- Ej så effektiv transport (värmeöverföring) till en gas
Nackdelar:
- Risk för lokal överhettning i godset
- Svårare att temperaturreglera
- Dyrare

Question 4

Varför följer ett idealt torksteg en våttemperaturlinje? Motivera utifrån begreppen ideal tork och våttemperaturjämvikt.

Answer 4

Ett idealt torksteg innebär att torkgodset är uppvärmt till T_w så att energin endast tas från luften, dvs våttemperatursjämvikt råder. Idealt torksteg innebär även att det inte sker energiförluster vilket leder till våttemperaturjämvikt kommer att fortsätta råda genom hela torkningen.

Question 5

Beskriv funktionen hos en platt- och ramfilterpress.

Answer 5

Satsvist filter. Filterduksklädda plattor pressar ihop med ramar så att inneslutningar bildas, där filterkakan ansamlas. Suspensionen går in underifrån för bättre kakbildning.

Question 6

Är det vid vätska-vätskaextraktion en fördel om fördelningskonstanten för extraherbar komponent mellan faserna är stor?

Answer 6

Om K ökar så ökar koncentrationen A i extrakfasen vilket är hela syftet med vätska-vätskaextraktion.

Question 7

Är det vid vätska-vätskaextraktion en fördel om densitetsskillnaden mellan extrakt- och raffinatfas är liten?

Answer 7

Nej, densitetsskillnad mellan vätskefaserna är en nödvändighet för både stegvisa och kontinuerliga operationer, så liten densitetsskillnad är ej fördelaktigt.

Question 8

Är det vid vätska-vätskaextraktion en fördel om minimal löslighet av lösningsmedlet i den “inerta” komponenten?

Answer 8

Ja, då kommer koncentrationen av A att öka i exaktfasen.

Question 9

Är det vid vätska-vätskaextraktion en fördel om viskositeten för lösningsmedlet är hög?

Answer 9

Nej, viskositeten ska vara så låg som möjligt för att underlätta handhavande och förvaring.

Question 10

Vilka fördelar respektive nackdelar kan man identifiera med vätska-vätskaextraktions-kolonner med rörliga delar. Ange två av vardera.

Answer 10

Fördelar:
- Bra fördelning
- Rimliga kostnader
- Uppskalning av produktion är relativt enkelt
Nackdelar:
- Begränsad genomströmning om densitetsskillnaden är liten
- Kan ej hantera emulgerande system
- Kan ej hantera högt flödesförhållande

Question 11

Vilken typ av indunstare skall du välja att använda för en lösning som har en hög viskositet?

Answer 11

Tvångscirkulationsindunstare.

Question 12

Vilken typ av indunstare skall du välja att använda för en lösning som är temperaturkänslig?

Answer 12

Fallfilmsindunstare.

Question 13

Visa hur du på ett enkelt sätt kan uppskatta förlusterna i ett torksteg.

Answer 13

Du kan sätta in tillstånden i ett mollierdiagram och kolla hur mycket linjen som representerar torkning avviker från våttemperatur-linjen (lutningen), då ett idealt torksteg alltid följer våttemperatur-linjens lutning.

Question 14

Du ska torka ett torkgods som blir klibbigt när det torkar, och som dessutom avger hälsovådliga ångor när vätskefasen avdunstar. Välj lämplig torkutrustning för detta ändamål.

Answer 14

Valstork, den flytande pastan skvätts upp på ånguppvärmda valsar. Det som fastnar torkar och skavs av mha knivblad i form av ett torrt pulver.

Question 15

Varför bör inte filtrering vid konstant tryckfall tillämpas om det kan uppstå problem i inledningsskedet av filtreringen?

Answer 15

Det blir ingen bra kakbildning och flödet är för stort, vi vill att kakan ska vara jämn. Tänk tetris.

Question 16

Beskriv kortfattat hur ett bandfilter fungerar.

Answer 16

Bandfilter är ett kontinuerligt filter där filtrat sugs genom ett rullband som transporterar suspensionen.

Question 17

Vad är skillnaden mellan suspensions- respektive perkolatorlakning?

Answer 17

Suspensionslakning har rörlig bädd och perkolatorlakning har fast bädd. När man har för grova partiklar är det bättre med perkolatorlakning.

Question 18

Vid lakning förbehandlas det fasta materialet innan lakningsoperationen, varför?

Answer 18

Partikelstorlek, man vill ha uniform partikelstorlek så att alla “blir klara” samtidigt.

Question 19

Ge förslag och beskriv kortfattat funktionen på vätska-vätskaextraktionsutrustning lämplig för fall där separationskraven är mycket höga och golvutrymmet är begränsat.

Answer 19

En packad kolonn med oscillerande pulsering. Den packade kolonnen fungerar som en destillationskolonn. Pulserna gör att faserna blandas så att bättre kontakt och masstransport erhålls. Kolonnen blir hög, men kan vara smal. (motström)

Question 20

Ge förslag och beskriv kortfattat funktionen på vätska-vätskaextraktionsutrustning lämplig för fall där separationskraven är mycket höga och där ej alltför hög utrustning kan installeras.

Answer 20

Mixer-settler, faserna mixas så att en suspension uppstår. Densitetskillnad gör sedan att faserna separarer i en “settling vessle” (medström).

Question 21

Ge förslag och beskriv kortfattat funktionen på vätska-vätskaextraktionsutrustning lämplig för fall där separationskraven är låga.

Answer 21

En spraykolonn, som en packad kolonn, fast utan packmaterial, därför sämre masstransport mellan faserna. “Ingen använder den fast den är billig” - sep.boken
(motström)

Question 22

Redogör för den fundamentala skillnaden mellan fri och hindrad sedimentering.

Answer 22

Vid hindrad sedimentering är partikelkoncentrationen så hög att partiklarna påverkar varandra under sedimentationsförloppet. Vid fri sedimentering är partikelkoncentrationen lägre så partiklarna påverkar inte varandra i suspensionen.

Question 23

Kokpunktsförhöjning för med sig att avdunstad ånga är överhettad.
- Beskriv fenomenet kokpunktsförhöjning
- Innan denna ångan används som värmande medium i nästa effekt mättas denna. Hur och varför görs detta?

Answer 23

Ämnet som är löst interagerar med molekylerna i lösningsmedlet. Detta gör att evaporering kräver mer energi och kokpunkten höjs.

Man injicerar kondensat från indunstaren, blandningen av kondensat med överhettad ånga ger mättad ånga.

Question 24

Beskriv funktionen hos en fallfilmsindunstare.

Answer 24

Feeden leds in i toppen och sprids som en film på insidan av tuberna. Tuberna värms av ånga på utsidan. I botten tas kondensat ut och förångat lösningsmedel separerar från koncentrat lut.

Question 25

Ta upp för- och nackdelar med en fallfilmsindunstare.

Answer 25

Fördelar:
- Liten golvyta
- Bra värmegenomgångstal
- Låg kostnad

Nackdelar:
- Stor höjd
- Recirkulation behövs ofta

Question 26

Vilka är förutsättningarna för att ett torksteg i en konvektionstork ska kunna räknas som idealt? Vad innebär detta för processkurvan inritad i ett mollierdiagram?

Answer 26

• Torkgodset värmt till våttemperaturen –> idealt torksteg
• Inga energiförluster –> idealt torksteg
  Fuktningen av luften i processen följer våttemperaturkurvan i mollierdiagrammet.

Question 27

Man kan utnyttja McCabe-Thieles metod vid bestämning av antalet ideala extraktionssteg för en vätska-vätskaextraktionsprocess. Under vilken förutsättning?

Answer 27

Helt oblandbara faser.

Question 28

Beskriv funktionen hos en tubulär centrifug.

Answer 28

Centrifugen snurrar så att det fasta materialet rör sig mot väggarna och bildar ett slam. Flödet går in i botten på centrifugen och produkten, utan slammet, går ut i toppen.

Question 29

Hur kan kapaciteten påverkas hos en sedimentationsutrustning där separationen sker i ett centrifugalfält?

Answer 29

Det ökar sedimentationshastigheten.

Question 30

Beskriv kortfattat ett trumfilters funktion.

Answer 30

Trumfilter är en kontinuerlig filterutrustning där en roterande, filterduksklädd trumma är delvis nedsänkt i suspensionen. Undertryck i trumman gör så att filtrat passerar in i trumman och en filterkaka bildas på ytan. Filterduken åker sedan upp ur suspensionen , filterkakan tvättas och skrapas slutligen bort.

Question 31

Ange fyra fall då vätska-vätskaextraktion är att föredra framför destillation som separationsmetod?

Answer 31

• Azeotropa system
• Temperaturkänsliga komponenter –> vätska-vätskaextraktion kräver inte så hög arbetstemperatur
• Blandningar som uppvisar låg flyktighet, alpha är ungefär lika med 1.
• Stora värmemängder krävs –> då blir det dyrt med destillation

Question 32

Ett problem vid industning är inkrusterbildning. Vad är inkruster och varför innebär inkrusterbildning en försämrad indunstning?

Answer 32

Inkruster är en beläggning som uppstår i lutsidan i industarens värmeöverföringsytor. Beläggningen bidrar till ett ökat värmetransport-motstånd vilket sänker värmegenomgångstalet U.

Question 33

Beskriv kortfattat funktionen hos ett kammarfilter.

Answer 33

Filterklädda plattor placeras intill varandra vertikalt eller horisontellt. Suspensionen pressas in i kamrarna där filterkakan bildas.

Question 34

Vilken typ av indunstare är lämplig att använda vid indunstning av viskösa lösningar?

Answer 34

Tvångscirkulationsindunstare. Den viskösa lösningen pumpas genom värmeväxlaren eftersom självcirkulation ej är tillräckligt.

Question 35

Beskriv en indunstare som arbetar med ett högt värmeöverföringstal men som inte är lämplig för viskösa fluider.

Answer 35

Korttubsindunstare med vertikala tuber. Självcirkulation pga densitetsskillnad, passar därför till fluider med låg viskositet.

Question 36

När kan sedimentering anses vara ett alternativ till filtrering?

Answer 36

Vid fina partiklar, som när de fastnar i filterkakan bildar en svårgenomtränglig filterkaka med låg porositet

Question 37

Beskriv hur en lamellapparat för sedimentering fungerar och förklara dess fördel jämfört med en konventionell förtjockare.

Answer 37

I en lamellförtjockare är plåtar parallellt placerade, vilket gör att sedimentationsytan blir mycket större än om plåtarna inte funnits där.

Question 38

Nämn fyra faktorer som man särskilt ska beakta när det gäller att välja ett lämpligt lösningsmedel för vätska-vätskaextraktion.

Answer 38

• Ytspänning –> Vill ha bra kontakt med de andra komponenterna för god masstransport
• Fördelningskonstanten –> ska vara hög så att det extraherbara materialet transporteras till extraktfasen
• Kemisk stabilitet –> vill ha ett stabilt och inert lösningsmedel
• Ämnesegenskaper –> Viskositet, ångtryck, fryspunkt m.m måste passa till anläggningen
• Återvinning –> Ska vara lätt att återanvända lösningsmedlet.

Question 39

Varför är det gynnsamt med en liten partikelstorlek vid en lakningsoperation? Vad är nackdelen?

Answer 39

Då blir kontaktytan större, och transportströckan för det extraherbara materialet blir kortare. Nackdelen är att det är svårt att avskilja det inerta materialet från överströmmen, så en viss andelen avskiljs från underströmmen.