Teori Flashcards
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?
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
Varför är medströmskoppling vid flereffektindunstning lämpligt då man önskar koncentrera en temperaturkänslig lösning?
Eftersom högre koncentration går mot lägre temperatur?
Vad är för- och nackdelar med konvektionstorkar i jämförelse med konduktionstorkar?
Fördelar:
- Hög energieffektivitet
- Ej så effektiv transport (värmeöverföring) till en gas
Nackdelar:
- Risk för lokal överhettning i godset
- Svårare att temperaturreglera
- Dyrare
Varför följer ett idealt torksteg en våttemperaturlinje? Motivera utifrån begreppen ideal tork och våttemperaturjämvikt.
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.
Beskriv funktionen hos en platt- och ramfilterpress.
Satsvist filter. Filterduksklädda plattor pressar ihop med ramar så att inneslutningar bildas, där filterkakan ansamlas. Suspensionen går in underifrån för bättre kakbildning.
Är det vid vätska-vätskaextraktion en fördel om fördelningskonstanten för extraherbar komponent mellan faserna är stor?
Om K ökar så ökar koncentrationen A i extrakfasen vilket är hela syftet med vätska-vätskaextraktion.
Är det vid vätska-vätskaextraktion en fördel om densitetsskillnaden mellan extrakt- och raffinatfas är liten?
Nej, densitetsskillnad mellan vätskefaserna är en nödvändighet för både stegvisa och kontinuerliga operationer, så liten densitetsskillnad är ej fördelaktigt.
Är det vid vätska-vätskaextraktion en fördel om minimal löslighet av lösningsmedlet i den “inerta” komponenten?
Ja, då kommer koncentrationen av A att öka i exaktfasen.
Är det vid vätska-vätskaextraktion en fördel om viskositeten för lösningsmedlet är hög?
Nej, viskositeten ska vara så låg som möjligt för att underlätta handhavande och förvaring.
Vilka fördelar respektive nackdelar kan man identifiera med vätska-vätskaextraktions-kolonner med rörliga delar. Ange två av vardera.
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
Vilken typ av indunstare skall du välja att använda för en lösning som har en hög viskositet?
Tvångscirkulationsindunstare.
Vilken typ av indunstare skall du välja att använda för en lösning som är temperaturkänslig?
Fallfilmsindunstare.
Visa hur du på ett enkelt sätt kan uppskatta förlusterna i ett torksteg.
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.
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.
Valstork, den flytande pastan skvätts upp på ånguppvärmda valsar. Det som fastnar torkar och skavs av mha knivblad i form av ett torrt pulver.
Varför bör inte filtrering vid konstant tryckfall tillämpas om det kan uppstå problem i inledningsskedet av filtreringen?
Det blir ingen bra kakbildning och flödet är för stort, vi vill att kakan ska vara jämn. Tänk tetris.
Beskriv kortfattat hur ett bandfilter fungerar.
Bandfilter är ett kontinuerligt filter där filtrat sugs genom ett rullband som transporterar suspensionen.
Vad är skillnaden mellan suspensions- respektive perkolatorlakning?
Suspensionslakning har rörlig bädd och perkolatorlakning har fast bädd. När man har för grova partiklar är det bättre med perkolatorlakning.
Vid lakning förbehandlas det fasta materialet innan lakningsoperationen, varför?
Partikelstorlek, man vill ha uniform partikelstorlek så att alla “blir klara” samtidigt.
Ge förslag och beskriv kortfattat funktionen på vätska-vätskaextraktionsutrustning lämplig för fall där separationskraven är mycket höga och golvutrymmet är begränsat.
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)
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.
Mixer-settler, faserna mixas så att en suspension uppstår. Densitetskillnad gör sedan att faserna separarer i en “settling vessle” (medström).
Ge förslag och beskriv kortfattat funktionen på vätska-vätskaextraktionsutrustning lämplig för fall där separationskraven är låga.
En spraykolonn, som en packad kolonn, fast utan packmaterial, därför sämre masstransport mellan faserna. “Ingen använder den fast den är billig” - sep.boken
(motström)
Redogör för den fundamentala skillnaden mellan fri och hindrad sedimentering.
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.
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?
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.
Beskriv funktionen hos en fallfilmsindunstare.
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.
Ta upp för- och nackdelar med en fallfilmsindunstare.
Fördelar:
- Liten golvyta
- Bra värmegenomgångstal
- Låg kostnad
Nackdelar:
- Stor höjd
- Recirkulation behövs ofta
Vilka är förutsättningarna för att ett torksteg i en konvektionstork ska kunna räknas som idealt? Vad innebär detta för processkurvan inritad i ett mollierdiagram?
- Torkgodset värmt till våttemperaturen –> idealt torksteg
- Inga energiförluster –> idealt torksteg
Fuktningen av luften i processen följer våttemperaturkurvan i mollierdiagrammet.
Man kan utnyttja McCabe-Thieles metod vid bestämning av antalet ideala extraktionssteg för en vätska-vätskaextraktionsprocess. Under vilken förutsättning?
Helt oblandbara faser.
Beskriv funktionen hos en tubulär centrifug.
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.
Hur kan kapaciteten påverkas hos en sedimentationsutrustning där separationen sker i ett centrifugalfält?
Det ökar sedimentationshastigheten.
Beskriv kortfattat ett trumfilters funktion.
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.
Ange fyra fall då vätska-vätskaextraktion är att föredra framför destillation som separationsmetod?
- 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
Ett problem vid industning är inkrusterbildning. Vad är inkruster och varför innebär inkrusterbildning en försämrad indunstning?
Inkruster är en beläggning som uppstår i lutsidan i industarens värmeöverföringsytor. Beläggningen bidrar till ett ökat värmetransport-motstånd vilket sänker värmegenomgångstalet U.
Beskriv kortfattat funktionen hos ett kammarfilter.
Filterklädda plattor placeras intill varandra vertikalt eller horisontellt. Suspensionen pressas in i kamrarna där filterkakan bildas.
Vilken typ av indunstare är lämplig att använda vid indunstning av viskösa lösningar?
Tvångscirkulationsindunstare. Den viskösa lösningen pumpas genom värmeväxlaren eftersom självcirkulation ej är tillräckligt.
Beskriv en indunstare som arbetar med ett högt värmeöverföringstal men som inte är lämplig för viskösa fluider.
Korttubsindunstare med vertikala tuber. Självcirkulation pga densitetsskillnad, passar därför till fluider med låg viskositet.
När kan sedimentering anses vara ett alternativ till filtrering?
Vid fina partiklar, som när de fastnar i filterkakan bildar en svårgenomtränglig filterkaka med låg porositet
Beskriv hur en lamellapparat för sedimentering fungerar och förklara dess fördel jämfört med en konventionell förtjockare.
I en lamellförtjockare är plåtar parallellt placerade, vilket gör att sedimentationsytan blir mycket större än om plåtarna inte funnits där.
Nämn fyra faktorer som man särskilt ska beakta när det gäller att välja ett lämpligt lösningsmedel för vätska-vätskaextraktion.
- 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.
Varför är det gynnsamt med en liten partikelstorlek vid en lakningsoperation? Vad är nackdelen?
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.
