Evaluation évaporation octobre 2011

1- Relation de Duperray Patm=(θeb/100)4

2- Flux cédé par une vapeur de chauffe (tables de la vapeur)

3- Evaporateur simple effet: un évaporateur fonctionnant à 2 bar a concentre en continu 1000 kg.h-1 de solution de 10 à 30% massique en soluté. On utilisera les tables de la vapeur pour déterminer les températures d'ébullition et les chaleurs latentes dans l'évaporateur.

4- Calcul de concentration et de titre à partir d'un dosage
Une solution eau - amoniaque est dosée par de l'acide chlorhydrique à 1.0 mol.L-1 . La prise d'échantillon, de 10 mL, est versée dans un erlenmeyer et sa masse mesurée vaut 9.82 g. 50mL d'eau sont ajoutés, ainsi que quelques gouttes de rouge de méthyle. Le volume équivalent d'acide chlorhydrique versé est 22.2 mL. On demande de calculer:

Données: Meau=18 g.mol-1, MNH3=17 g.mol-1.


Extrait des tables de la vapeur d’eau saturante
Pression
bar absolus
Température
°C
Enthalpie vapeur
kJ.kg-1
Chaleur latente
kJ.kg-1
Enthalpie liquide
kJ.kg-1
0.04 29 2553.3 2432.3 121.36
1.00 99.63 2673.8 2266.5 417.33
1.50 111.37 2691.6 2224.7 466.95
2.00 120.33 2704.6 2200.1 504.52
3.00 133.54 2723.2 2161.9 561.2
4.00 143.63 2736.5 2132.1 604.4
5.00 151.85 2746.8 2107.0 639.9
6.00 158.84 2755.2 2085.1 670.1
7.00 164.96 2762.1 2065.4 696.7
8.00 170.41 2768.0 2047.5 720.6
9.00 175.36 2773.1 2030.8 742.2
10.0 179.86 2777.5 2015.3 762.2

5- Schémas de principe:
Réaliser les schémas de principe suivants:

Données:

Réponse

Réponse

1-a) 177.8°C, 1-b) 177.3°C, 2-a) Lv(179.86°C)=2015.3 kJ.kg-1, Φ=-403060 kJ.h-1, 2-b) Φ=-454600 kJ.h-1,
3-a) B=333.3 kg.h-1, V=666.7 kg.h-1, 3-b) θeb=120.3°C, Lv=2200.1 kJ.kg-1, Φ1=1466800kJ.h-1, 3-c) G1=696 kg.h-1, 3-d) Φ2=1868000 kJ.h-1, 3-e) G2=886.5 kg.h-1, 3-f) E1=0.96, E2=0.75, 3-g) Φcédé=119880 kJ.h-1,

4-a) CNH3=2.22 mol.L-1, 4-b) titre massique en amoniaque xNH3mass=3.84%, 4-c) titre molaire en amoniaque xNH3mol=4.06%.

Correction

Correction

Remarque: selon que l'on utilise les corrélations ou les tables de la vapeur, certains résultats peuvent être légèrement différents.

1 Relation de Duperray

2- Flux cédé par une vapeur de chauffe (tables de la vapeur)

3- Evaporateur simple effet (tables de la vapeur)

4- Calcul de concentration et de titre à partir d'un dosage

4-a) L'amoniaque, mono-base forte, est neutralisée mole à mole par l'acide chlorhydrique. Le nombre de moles d'amoniaque présentes dans l'échantillon de 10 mL est donc CHCl×Veq=1×22.2.e-3 moles. Sa concentration molaire volumique est donc CNH3=CHCl×Veq/VPE=1×22.2.e-3/10.e-3=2.22 mol.L-1.

4-b) 10 mL de solution pèsent 9.82 g, donc un litre de solution pèse 982 g. Un litre de solution contient 2.22 moles d'amoniaque qui pèsent 2.22×17=37.74 g. Le titre massique en amoniaque de cette solution, définit comme la masse d'amoniaque divisée par la masse de solution vaut donc xNH3mass=37.74/982=0.0384, soit 3.84%.

4-c) Le titre molaire en amoniaque de cette solution vaut xNH3mol=(3.84/17)/(3.84/17+96.16/18)=0.0406, soit 4.06%.

5- Schémas de principe

Evaporation triple effet à contre courantEvaporation à compression de vapeur