Bilan matière et énergétique cristallisation de Na2SO4 déca-hydraté
On cristallise en continu 1 t.h-1 de solution de sulfate de sodium saturée à 50°C en la refroidissant à 10°C. On considère de plus les hypothèses suivantes:
- l'échange thermique est réalisé à contre-courant,
- les cristaux formés sont constitués exclusivement par du sulfate de sodium déca-hydraté,
- les cristaux sont intégralement séparés des eaux mères par filtration,
- les eaux mères sont saturées à 10°C.
1°) Déterminer les titres massiques en Na2SO4 de l'alimentation, des eaux mères et des cristaux.
2°) Déterminer le débit-masse horaire de sulfate de sodium déca-hydraté formé.
3°) Calculer le flux de chaleur à éliminer sur l'ensemble du cristalliseur.
4°) Calculer le débit de saumure entrant dans l'échangeur à 0°C et sortant à 45°C.
5°) Calculer la surface d'échange de l'échangeur.
Données:
- Solubilité à 10°C: 9g de Na2SO4 /100g d'eau,
- Solubilité à 50°C: 46.7g de Na2SO4 / 100g d'eau,
- M(Na2SO4)=142g. mol-1, M(H2O)=18g.mol-1,
- Enthalpie de cristallisation molaire à 10°C de (Na2SO4, 10 H2O): ΔHC=-78.42 kJ.mol-1
- Chaleur massique moyenne de la solution: CpA=3.55 kJ.kg-1.°C-1 , de la saumure CpS=3.7 kJ.kg-1.°C-1,
- Coefficient global d'échange K=2926 kJ.h-1m-2K-1.
Schema de principe avec notations
Correction
Schema de principe avec réponses
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