Réacteur ouvert (énérgie et matiére)

[mau13]

Bonjour.

Soit une réaction d'isomérisation opéré dans un réacteur ouvert adiabatique à agitation parfaite,dans des conditions opératoires definies on me demande de déterminer la témerature de "sortie" ainsi que le taux de conversion.
En opérant un bilan de matiére et d'enérgie,et en portant sur graphe le taux de conversion en fonction de la T_s ,je n'obtient aucun point d'intersection!!Quelle est la signification physique de ce résultat?(pas de réaction!!!).1.jpg
En modifiant la température d'entrée des gaz,là j'obtients trois points d'intersections.
2.jpg
Quelle est le point stable?(comment le détérminer)

Merci bien.
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[Gramon]

je pense que tu peux traiter ça de la même manière qu'un diagramme de Séménov.

ton premier diagramme correspond donc au cas ou la réaction n'est pas rapide ou que le débit est trop important. ton intersection est vers 0 (tu n'as rien convertis).

sur le deuxième diagramme, le point 1 est stable, le 2 est instable, le 3 est stable

[mau13]

je pense que tu peux traiter ça de la même manière qu'un diagramme de Séménov.

Je viens de jeter un coup d'oeil sur wiki cela semble convenir.

sur le deuxième diagramme, le point 1 est stable, le 2 est instable, le 3 est stable

Peux-tu m'expliquer ton raisonnement ? (C'est l'equation du bilan de matiére qui régit la réaction) .Pourquoi le troisiéme point est-il stable:l'equation du bilan de chaleur passe au deçu de celle de matiére!!

Merci par avance.

[Gramon]

imagine que tu aie une déviation (sur le point 1), tu vas un peu en dessous en température, tu sera à un point ou la réaction produira plus de chaleur que le réacteur n'en évacue et ça va donc remonter la température du réacteur.

Si tu vas un peu en dessus, c'est la même chose, le réacteur évacuerra cette fois plus de chaleur que tu n'en produit et ça va revenir au point d'équilibre.

par contre si tu fait la même chose pour le point 2, tu vois que si tu passe un petit peu en dessous avec la température, cette fois le réacteur évacuera plus de chaleur qu'il n'en produit et ça va donc continuer à refroidir. (jusqu'à retomber sur le point 1).

tu dois pouvoir trouver des explications semblables avec la théorie sur le diagramme de Séménov. Il y a plusieures moyens d'arriver à faire des réacteurs stables avec. (concentration d'entrée, température d'entrée, etc.)

[A voir en vidéo sur Futura]

[mau13]

Bonjour.
Sur l'axe des ordonnées est représenté le taux de conversion des réactifs (et non l"e flux de chaleur").Pourquoi parles-tu d'évacuation on est dans un cas adiabatique!!!

La courbe en exponentielle represente le taux de converion en fonction de la température en effctuant un bilan de matiére.
Alrs que la droite represnete de converion en fonction de la température en effctuant un bilan de chaleur...
?

[Gramon]

représente-toi bien comment fonctionne le réacteur:

http://fr.wikipedia.org/wiki/Réacteu...acteur_continu

il y a un flux nette de matière et de chaleur, le réactif entre a une température, et le produit sort à une autre température. (c'est de là que viens le flux de chaleur)

[mau13]

il y a un flux nette de matière et de chaleur, le réactif entre a une température, et le produit sort à une autre température. (c'est de là que viens le flux de chaleur)

Effectivement, mais je ne comprends comment tu arrives "directement à exploiter et commenter" mes courbes(du taux en fonction de la T).
Il faudrait tracer la droite du flux entrée-sortie et la courbe de céation(detlaHr) pour pouvoir tirer ces conclusions, non?
Comment raisonnes-tu sur le taux?

[Gramon]

j'ai résonné comme si j'avais un diagramme de Séménov.
il me semble qu'en faite sur ton diagramme ce serait plus juste d'écrire la puissance évacuée et produite en fonction de la température. (comme sur un diagramme de Séménov).

[mau13]

il me semble qu'en faite sur ton diagramme ce serait plus juste d'écrire la puissance évacuée et produite en fonction de la température.

Oui,malheuresement il m'est imposé de porter le taux sur l'axe des ordonnées.
J'ai beau essayé de raisonner par analogie,mais je ne vois pas que representrait la droite dans ce cas (l'évacuation(des produits),pour quelle raison! : j'ai tiré cette equation en effectuant le bilan de chaleur)si tu as une idée...

J'aurais une autre question:comment "atteindre" le point 3(dit stable) vu que sur le chemain on rencontre le point 2 instable (donc infranchissable?)?

[mau13]

Bonsoir.

sur le deuxième diagramme, le point 1 est stable, le 2 est instable, le 3 est stable

Si c'est le point 3 qui nous interesse pas exemple,qu'est ce qui nous permettera d'atteidre ce point de fonctionnement? (de nous placer au point 3 et non au 1)

Merci bien.

[jeanne08]

Je ne connais rien aux réacteurs et n'ai jamais fait de génie chimique mais je me permets une petite remarque je ne sais pas exactement ce que représentent ces courbes mais je remarque que
* plus la température augmente plus le taux de conversion est grand donc la réaction est endothermique ( loi de Vant'hoff )
* si la réaction est endothermique et le réacteur adiabatique la température doit baisser quand la réaction a lieu donc dans ce cas il me semble que la droite devrait être descendante.

Je fais cette remarque avec beaucoup d'humilité et elle est peut être totalement déplacée ! et alors ignorez la !!

[Gramon]

la réaction est bien exothermique, c'est juste le graphe qui laisse à desirer. (il y a nottament le fait que la chaleur dégagée suivant le taux de conversion c'est aussi une ligne).

je crois qu'il ne faut pas mettre la température et le taux de conversion, vu qu'ils sont liés directement, mais plutôt le taux de conversion (vu que c'est imposé), et l'autre axe met la puissance.

en faite ça ressemble à ce que tu as fait mais il faudrait mettre le taux de conversion pour x et la puissance pour y. tu met la puissance évacuée et la puissance dégagée et tu devrais avoir un graphe correct.

sinon pour ce mettre au point 3, tu peux par exemple au départ charger le réacteur avec la masse réactionnelle, puis attendre que tout soit convertis et que la température soit au maximum. puis tu met en route la réaction.

[mau13]

Bonsoir.
Effectivement.
La pente est positive pour une réaction exothermique et négative pour une réaction endo,les équations sont justes mais elles sont contraire à la loi de von't hoff !!?

[Gramon]

la température de sortie (qui est égale à la concentration intérieure) est une fonction du taux de conversion.

plus tu convertis de réactif qui entre plus la température de sortie sera élevée.


sinon pour le graphique tu peux mettre la conversion en x (avec le température si tu veux, vu que c'est directement lié), et la puissance en y.
Tu met les 2 droites qui représentent les 2 puissances (dégagées par la réaction et évacuées par le réacteur) et les intersections représentes les points d'équilibres. (stables ou méta-stables comme sur ton deuxième graphique)

[mau13]

Bonjour.

plus tu convertis de réactif qui entre plus la température de sortie sera élevée.

Tu as entiérement raison de ce coté.

Le probléme réside dans le fait qu'en augmentant la température d'entrée(déplacment de LA droite vers la droite)le taux de conversion augmente (contraire à la loi de von't hoff)
!!?

[Gramon]

ton graphique est faux!

l'axe de y il faut mettre la puissance, pas le taux de conversion.

et pour l'axe des x, tu peux mettre soit la température soit le taux de conversion, ils sont liés entre eux directements.

[Gramon]

on a pas le droit d'appliquer van't hoff, la réaction n'est pas à l'équilibre. (la réaction est supposée irreversible).

le réacteur lui est à l'équilibre. (ce qui veut simplement dire que c'est constant au file du temps).

[mau13]

Bonsoir.

on a pas le droit d'appliquer van't hoff, la réaction n'est pas à l'équilibre.

Parfaitement.
Peut-on justifier "physiquement" ce que l'on constate:c'est à dire l'accroissement du taux de conversion pour une augmentation de température?

[Gramon]

oui, si la réaction est exothermique, plus tu convertis de réactif plus la température de sortie sera élevée.

et si tu fais varier la température d'entrée, plus la température est élevée plus la réaction sera rapide et la conversion élevée. (la température aussi).

tu peux aussi faire varier le débit, ça permet aussi de controller le réacteur.

http://en.wikipedia.org/wiki/Continu...d-tank_reactor

[mau13]

Bonsoir Gramon.

.
et si tu fais varier la température d'entrée, plus la température est élevée plus la réaction sera rapide et la conversion élevée.

Oui,peut-on justifier ce résultat?

Merci bien.

[Gramon]

Bonsoir Gramon.

Oui,peut-on justifier ce résultat?

Merci bien.

oui.

la façon mathématique de le faire c'est de faire le bilan de chaleur. (une sorte de diagramme de Séménov).

sinon par le raisonnement:

la vitesse de réaction en fonction de la température suit la loi d'arrhenius. (k=K exp (-Ea/RT)).
plus la température d'introduction est élevée plus la réaction sera rapide. plus sa dégagera de chaleur.