BALANÇ DE MATÈRIA

Fonaments d’enginyeria química. (036225)

ADRIANA MONZO HERRADOR 1361856DENIS TIMOTEI SAVU 1362585

NATALIA RODRÍGUEZ MURILLO 1281166

Nº pàgines informe:03/2/2015.

CURS: Grau de química i química/física.Grup: 1.1 i 1.2

RESUM

L'objectiu de la pràctica és aplicar el balanç macroscòpic de matèria a un reactor continu de volum constant del tipus tanc agitat, pel qual circula aigua i al que, en un moment donat, se li ha afegit una certa quantitat de sal. Un balanç de matèria pel component i en el sistema tindrà els següents termes:

[ENTRADA ]+ [APARICIÓ PERREACCIÓ ]=[ SORTIDA ]+[ACUMULACIÓ] (1)

Si s'aplica el balanç macroscòpic de matèria a un tanc agitat de volum constant(cabal volumètric d'entrada = cabal volumètric de sortida) queda de la següent manera: 1

Q (C2i−C1 i )+VdC idt

=0 (2)

equació, que una vegada integrada, permet obtenir la funció C I=Ci(t) que expressa la variació de la concentració del component i en el tanc amb el temps. 2

1 Desenvolupament de la fórmula (1) a l’apèndix.2 Esquema de la instalació experimental.

RESULTATS I DISCUSSIÓ

1. Calibrat del conductímetre.

Amb li fi de conèixer la variació de la concentració de sal en el tanc amb el temps s'analitzarà la conductivitat del líquid de sortida. Per a això serà necessari calibrar prèviament el conductímetre en la forma que es descriu a continuació.Primer es preparen els patrons pesant clorur sòdic i dissolent-los amb aiguaper finalment enrasar en un matràs aforat de 100 ml. A continuació es mesura la conductivitat d'aquestes dissolucions. Per a això s'introdueixen els elèctrodes del conductímetre en el vas de precipitats que conté les dissolucions patró, procurant que el líquid cobreixi els elèctrodes totalment.S'ha de mesurar també el valor de la conductivitat de l'aigua de l'aixeta, valor que es prendrà com a conductivitat a concentració zero.Conegut el valor de la conductivitat de les diferents dissolucions patró serà possible representar gràficament la conductivitat enfront de la concentració, obtenint-se així la corba de calibrat.

(gràfica conductímetre)

2. Balanç de matèria.

S'omple el tanc fins que comenci a vessar per la sortida superior. Es pesa en un vas de precipitats la quantitat de clorur sòdic necessària

per tenir inicialment en el tanc una concentració de 40 g/l. formula

S'omple el got amb aigua i es connecta l'agitador fins que es dissol la sal. S'obre l'aixeta fixant un cabal de 300 ml/min, iniciant al mateix temps el

cronòmetre. Es prendran mesures de conductivitat fins que aquesta arribi al seu

valor mínim. Les primeres mesures s'han de prendre cada 20 segons després s'aniran espaiant en el temps d'acord a com variï la conductivitat.

Aquesta experiència és repeteix amb un cabal de 500 ml/min

3. Resultats.

Conclusions

APÈNDIX

1. Desenvolupament fórmula (1)

Si es considera un sistema com el de la figura (1), el balanç de matèria aplicat al component i serà:

dM i

dt=∑n=1

N

mn , i+R i(i=1,2…..C) ()

On :

dM i

dt : Variació de la quantitat del component i en el sistema amb el

temps. mn ,i: Caudal del component i que entra o surt del sistema amb el

corrent n. Ri :Quantitat del component i generat per unitat de temps en el

sistema, degut a una o varies reaccions químiques (en general r reaccions) on i intervè.

En el sumatori de l’equació () s’adoptarà el signe (+) per les corrents

d’entrada i el signe (-) per el de sortida.En el cas de un tanc agitat de volum constant on no hi ha reacció química, el balanç () es pot expressar com:

dM i

dt−(m1 ,i−m2 ,i )=0 ()

IMATGE 1: Esquema balanç de matèria.

on (m1 ,i−m2 , i) es la diferencia entre els caudals màsics d’entrada i sortida del component i i M i la massa del component i dins del tanc de volum V en un moment donat. Si es te en compte:

Que la diferencia entre els caudals d’entrada i de sortida es poden expressar com:m1 ,i−m2 , i=Q(C1 ,i−C2 ,i) ()

On Q es el caudal volumètric que flueix a través del sistema i es constant. Les C1 ,i ,C2 ,i son, respectivament, les conentracions de component i a l’entrada i a la sortida.

Que la massa del component i dins del volum V es:M i=∫C idV ()

i per tant:dM i

dt=Ci

dVdt

+VdC idt

()

on C i es la concntració del component i en el tanc. Amb aquestes consideracions arribem a la fórmula (2).

2. Equema del muntatge de la pràctica.

En la figura es presenta esquemàticament la instal·lació experimental. Consta d'un tanc agitat amb una entrada en la part superior, per on s'introdueix l'aigua, i dues sortides laterals. La sortida lateral superior servirà per seguir la variació de la concentració amb el temps; la inferior per buidar el tanc d'aigua una vegada regulat el cabal.