Nama / NIM: 1. Fanirazha Primesa C.
(03031381621069)
2. Febriyanti Puspita S.
(03031381621073)
3. Zulfa Syafira Dwi U.
(03031381621085)
4. M. Faisal Pratama
(03031381621097)
5. Octavianus Rudy S.
(03031381621101)
6. M. Adrian Wicaksana
(03031381621107)
Problem 8.9b.
Gunakan data pada problem 8.8 untuk suatu kasus dimana panas akan dihilangkan
dengan heat exchanger pada reaktor yang dilengkapi oleh jaket. Aliran dari
coolant yang melalui jaket akan bernilai tinggi dengan temperatur lingkungan
yang bernilai konstan pada Ta = 50oC.
a. Plot grafik temperatur dan konversi untuk reaktor dengan jenis PBR.
Keterangan:
= bulk density of the catalyst (kg/m3)
a
= heat-exchange area per unit volume of reactor (m2/m3)
U
= overall heat-transfer coefficient (J/s.kg.cat.K)
Bagaimana perubahan dari profil temperatur dan konversi apabila Ua/
bertambah menjadi 3000?
b. Ulangi bagian (a) untuk aliran co-current dan counter-current dengan ṁc = 0,2
kg/s, Cpc = 5000J/kg.K, dan temperatur coolant sebesar 50oC.
c. Tentukan nilai x dan T apabila digunakan reaktor “CSTR Fluidized”
d. Ulangi bagian (a) dan (b) untuk W = 80 kg, asumsikan reaksi berjalan secara
reversible dengan laju spesifik reaksi reversible sebesar:
Er = 51,4 kj/mol
Penyelesaian:
Reaksi:
A
B
+
C
B
+
C
Data yang digunakan, yaitu:
V0
= 200 dm3/s
P0
= 10 atm
T0
= 450 K
Heat capacity (273 K);
CpA
= 40 J/mol.K
CpB
= 25 J/mol.K
CpC
= 15 J/mol.K
Perubahan entalpi;
HoA
= -70 kj/mol
HoB
= -50 kj/mol
HoC
= -40 kj/mol
ΔHorx = (HoB + HoC) - HoA
= -20 kJ/mol . 1000 J/kJ/1kJ
= -20.000 J/mol
a. Reaksi:
A
Mol Balance
Rate Law
-rA’ = k. Ca
Stoikiometri (Gas, P = P0)
CA
= CAo
CB
=
CC
=
-rA’ = k. Ca
-rA’ = k. CAo
.
Dimana: FAo = CAo.Vo
.
.
Untuk nilai ε
ε
= yAo.δ
= 1 (1+1-1)
=1
Sehingga,
.
Energy Balance
.
.
(Penyelesaian dilanjutkan dengan menggunakan polymath)
Untuk Ua/
sebesar 3000
b.
Kasus untuk aliran co-current
Energy balance
ṁc.Hc|w
- ṁc.Hc|w+Δw
+
Ua(T-Ta)
=0
Sehingga,
.
.
(Persamaan 1)
Perubahan entalpi dari coolant dapat dinyatakan dengan:
(Persamaan 2)
Substitusikan Pers. 2 ke Pers. 1; untuk variasi temperatur coolant sepanjang
reaktor.
Sehingga,
(Penyelesaian dilanjutkan dengan menggunakan polymath)
Case untuk aliran counter-current
Energy balance
.
ṁc.Hc|w
- ṁc.Hc|w+Δw
+
Ua(Ta-T)
=0
Sehingga,
.
.
(Persamaan 3)
Perubahan entalpi dari coolant dapat dinyatakan dengan:
(Persamaan 4)
Substitusikan Pers. 2 ke Pers. 1: untuk variasi temperatur coolant sepanjang
reaktor.
Sehingga,
(Penyelesaian dilanjutkan dengan menggunakan polymath)
c. CSTR Fluidized
Energy Balance
Berdasarkan Persamaan 8-26:
Berdasarkan Persamaan 8-50:
Sehingga:
Berdasarkan polymath, final value, k = 0,0742131
d. Penyelesaian:
Reaksi:
A
B
+
C
Mol Balance
Rate law
Dimana:
dimana Er = 51,4 kl/mol = 51400 j/mol
dimana E = 31,4 kl/mol = 31400 j/mol
Stoikiometri
Energy Balance