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Devoir N°3 Exercice 5 On charge dans un cristalliseur opérant sous vide 0.56 kg

Devoir N°3 Exercice 5 On charge dans un cristalliseur opérant sous vide 0.56 kg/s d’une solution aqueuse d’acétate de sodium (CH3COONa) de fraction massique 0.40, prise à 353K. On met progressivement le cristalliseur sous vide, et le mélange refroidit jusqu’à une température finale de 302.2K, à une pression d’environ 1. 33 kN/m2, donnant lieu à une évaporation représentant 25.3% de la masse totale d’eau initialement présente. La solution mère sortant du cristaliseur est supposée saturée à la température de sortie et la vapeur générée ne contient pas de soluté. 1- Schématiser le système (voir cours); 2- Ecrire un bilan de matière global sur le système; 3- Ecrire un bilan de matière par rapport au soluté, sur le système 4- Déterminer la masse de cristaux produits ainsi que le rendement de l’opération dans les deux cas suivants: a) les cristaux sont anhydres (CH3COONa; b) les cristaux sont tri hydratés (CH3COONa, 3H2O) 5- Déterminer la quantité de chaleur totale dans la vapeur générée 6- Déterminer la quantité de chaleur due à la cristallisation dans le cas des cristaux tri hydratés Dans le cas où la pourcentage massique de la vapeur d’eau par rapport à la quantité d’eau initialement n’est pas connu, il est demandé de le déterminer par calcul et pour cela : 7- Ecrire un bilan de chaleur sur le système ; 8- Ecrire le système d’équations formé par les trois equations : bilan de matière global, bilan de matière par rapport au soluté et bilan de chaleur sur le cristaliseur, 9- Résoudre le système à 3 équations pour déterminer les débits massiques des différents courants sortant du cristaliseur; Comparer les résultats avec les valeurs obtenues dans la question 4 Données : La solubilité de la solution d’acétate à 302.2K: 0.539 kg/kg d’eau. La chaleur de cristallisation = 144 kJ/kg tri hydrate. Température de référence pour le calcul d’enthalpie 0°K La chaleur spécifique moyenne de la solution = 3.5 kJ/kg.°K La chaleur latente de vaporisation de l’eau à 1.33 kN/m2 est : 2460 kJ/kg Masse molaire de l’acétate de sodium= 82g /mole Exercice 6 Une solution contenant 23% en masse de phosphate de Sodium, est refroidie de 313°K à 298°K dans un cristalliseur pour former des cristaux de Na3PO4, 12H2O. La solubilité de Na3PO4 à la température 298°K est de 15.5 kg/100kg d’eau, et la production de cristaux nécessaire est de 0.063 kg/s. La chaleur spécifique moyenne de la solution est de 3.2 kJ/kg K et la chaleur de cristallisation est de 146.5 kJ/kg. Les températures d’entrée et de sortie de l’eau de refroidissement sont 288°K et 293°K respectivement et le coefficient global de transfert thermique est de 140 W/m2 K. -Déterminer la longueur du cristalliseur nécessaire sachant qu’il est conçu pour que 1m linéaire procure 3m 2 de surface d’échange de chaleur (c’est le cristalliseur type Swenson- Walker assez utilisé dans (l’industrie pharmaceutique (voir dans Google)). Toute évaporation est considérée comme négligeable. Le cristalliseur de base type Swenson-Walker est montré comme suit : uploads/Industriel/ devoir-n03 1 .pdf