chimie : thermodynamique et électrochimie (PC) · Chapitre 5 · Application directe du cours

Flux thermique à évacuer

Procédés industriels continus : réacteurs ouverts · niveau 2

Énoncé

Le RPAC précédent ( $C_{A}^{e} = 2000 m o l . m^{- 3}$ , $- Δ_{r} H^{\circ} = 80 k J . m o l^{- 1}$ , $ρ c_{p} = 4 \times 1 0^{6} J . m^{- 3} . K^{- 1}$ , entrée à $300 K$ ) est maintenant refroidi et fonctionne à $T = 330 K$ . Le débit vaut $Q = 1 \times 1 0^{- 3} m^{3} . s^{- 1}$ et $X_{A} = 0, 9$ . Quel flux thermique le système de refroidissement doit-il évacuer ?

Corrigé

Bilan énergétique du RPAC : $Φ = (- Δ_{r} H^{\circ}) Q C_{A}^{e} X_{A} - Qρ c_{p} (T - T_{e})$ .

Puissance libérée : $8, 0 \times 1 0^{4} \times 1 0^{- 3} \times 2000 \times 0, 9 = 144 k W$ ;
échauffement de l'alimentation de 300 à $330 K$ : $1 0^{- 3} \times 4, 0 \times 1 0^{6} \times 30 = 120 k W$ ;
flux à évacuer : $Φ = 144 - 120 = 24 k W$ .

Le flux à évacuer n'est pas la chaleur de réaction : l'alimentation, entrée à $300 K$ , absorbe ici l'essentiel de la puissance libérée. Il ne vaudrait $144 k W$ que pour une alimentation entrant à la température du réacteur.

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