Zbirka rijesenih zadataka - PBF - Sveučilište u Zagrebu

Ž. Kurtanjek: PBF Mjerenja i automatizacija 2007/2008 3
Zadatak 1.
U protočnom kemijskom reaktoru odvijaju se dvije paralelne reakcije prvog reda.
Reaktor se napaja reaktantom A. Proces je opremljen s 4 mjerna ureñaja, za mjerenje
volumnog protoka q (L/min), i kemijskog sastava izlaznog toka c A (mol/L), c B (mol/L)
i c C (mol/L).
q
c A c B c C
A
r 1
B
r 2
C
Instrument za mjerenje protoka ima mjerni opseg [0 - 10 L/min] i klase točnosti Kl =
0,5 % a instrument za mjerenje koncentracije ima mjerni opseg [0 – 20 mol/L] i klasu
točnosti 0,1 %. Izmjereni su slijedeći podaci: volumen reaktora V = 5 L, protok q =
2,5 L/min i sastav c A = 0,1 mol/L, c B = 4 mol/L i c C = 3 mol/L.
1a
(3%)
1b
(2%)
1c
(10%)
1d
(10%)
Izračunajte koeficijente brzine reakcija k 1 = k 2 =
Izračunajte koncentraciju reaktanta u ulaznom toku c Au =
Izračunajte maksimalne relativne pogreške koeficijenta
brzina reakcije
Izračunajte maksimalne relativne pogreške ulazne
koncentracije
δk 1 %= δk 2 %=
δc Au %=
Rješenje:
AD 1a) Koeficijente brzina reakcija odredimo iz bilanci produkata B i C:
0 = −q
⋅ c
0 = −q
⋅ c
B
C
+ V ⋅ k ⋅ c
1
+ V ⋅ k
2
A
⋅ c
A
Uvrstimo izmjerene podatke:
− 2,5 ⋅ 4 + 5 ⋅ k
− 2,5 ⋅3
+ 5 ⋅ k
Rješenja su koeficijenti brzina reakcija:
1
2
⋅ 0,1 = 0
⋅ 0,1 = 0
⋅
2,5 ⋅3
k
1
= k
min
0,5
0,5
2,5
4
−1
−1
= 20 min
2
= = 15
AD 1b) Koncentraciju reaktanta u ulaznom toku odredimo iz bilance reaktanta A
q ⋅ c
Au
− q ⋅ c
A
−V
⋅ k
1
⋅ c
A
−V
⋅ k2
⋅ c
A
=
0