Kimyasal Reaksiyon Mühendisliği: alıştırma soruları ve sınav soruları

Reaksiyon hızları ve hız yasaları, CSTR ve piston akışlı reaktör boyutlandırması, dönüşüm ve denge sınırları.

Bu derse ücretsiz çalışBu dersi çalışDeneme sınavına girHer gün 5 ücretsiz soru. Kart gerekmez.

Hızlı tekrar paketi (PDF)Formül kâğıtları, yöntem adımları ve tam çözümlü alıştırma soruları, yazdırmaya hazır.

Bu dersteki konular

  1. Tepkime kinetiğibirinci derece · dönüşüm ve ikinci derece · Arrheniushesaplamalar
  2. Reaktör boyutlandırma (CSTR ve PFR)CSTR birinci derece · PFR birinci derece · hacimden dönüşümhesaplamalar
  3. Kimyasal dengederişimlerden Kc · ICE tablosu · ikinci derece denklemli ICE tablosuhesaplamalar
  4. Kütle denkliğiiki akımın karıştırılması · hedefe göre karıştırma · buharlaştırıcıhesaplamalar

Kimyasal Reaksiyon Mühendisliği için sınav ipuçları

  • Hız yasasını yerine koymadan önce reaktör tipinin tasarım denklemini yazın.
  • Pozitif dereceli reaksiyonlarda aynı dönüşüm için PFR, CSTR’den daha az hacim gerektirir.
  • Hedeflediğiniz dönüşümün denge dönüşümünün altında olduğunu kontrol edin.

Çözümlü örnekler

Tepkime kinetiğiKolay
t (min)C (mol/L)60 minC = ?

Sıfırıncı dereceden A → ürünler tepkimesinin hız sabiti 0,01 mol/(L·min). A’nın başlangıç derişimi 0,8 mol/L. 60 min sonraki derişim CA değerini bulun.

k = 0,01 mol/(L·min)CA0 = 0,8 mol/Lt = 60 min

İstenen: CA (mol/L)

İpuçlarını göster
  1. Sıfırıncı derece: hız −dC/dt = k derişime bağlı değildir.
  2. İntegre edince C = C₀ − kt bulunur (A tükenene kadar geçerli).
  3. kt = 0,6 mol/L.
Cevabı ve adım adım çözümü göster

Integrated rate laws: zero order: C = C₀ − kt (straight line, t½ = C₀/(2k)); first order: ln(C₀/C) = kt (t½ = ln 2/k); second order: 1/C − 1/C₀ = kt (t½ = 1/(kC₀)). Conversion X means C = C₀(1 − X).

İntegre sıfırıncı derece yasası

CA = CA0 − kt = 0,8 − 0,01·60 = 0,2 mol/L

Cevap

CA = 0,2 mol/L
Reaktör boyutlandırma (CSTR ve PFR)Orta
Q = 20 L/minCA0​ = 2,5 mol/LCA​ = ?V = 200 L, k = 0,25 min⁻¹

Sıvı fazda birinci derece bir A → B reaksiyonu (k = 0,25 min⁻¹), 200 L’lik bir piston akışlı reaktörde (PFR) yürütülüyor. Besleme 20 L/min debiyle ve CA0 = 2,5 mol/L ile giriyor. Yoğunluk sabittir ve reaktör kararlı hâldedir. Çıkış derişimi CA değerini bulun.

V = 200 LQ = 20 L/mink = 0,25 min⁻¹CA0 = 2,5 mol/L

İstenen: CA (mol/L)

İpuçlarını göster
  1. Alıkonma süresi: τ = V/Q = 10 min.
  2. PFR, birinci derece: CA = CA0·e^(−kτ).
  3. kτ = 2,5.
Cevabı ve adım adım çözümü göster

Kararlı hâlde, alıkonma süresi τ = V/Q ile ideal reaktörler, birinci derece reaksiyon (−rA = k·CA). CSTR tam karışımlıdır, bu yüzden tüm hacim düşük çıkış derişiminde reaksiyona girer: τ = X/(k·(1 − X)) ve CA = CA0/(1 + k·τ). PFR’de akışkanın her dilimi küçük bir kesikli reaktör gibi reaksiyona girer: τ = ln(1/(1 − X))/k ve CA = CA0·e−k·τ. Aynı dönüşüm için CSTR her zaman PFR’den daha fazla hacim gerektirir.

Alıkonma süresi

τ = V/Q = 200/20 = 10 min

Çıkış derişimi

CA = 2,5·e−0,25·10 = 0,2052 mol/L

Cevap

CA = 0,2052 mol/L

Dönüşüm: X = 91,79%.

Çalışma nasıl işler

  • “Bu dersi çalış”, gerçek bir sınavdaki gibi tüm konulardan karışık sorular getirir.
  • Her soruda yeni değerler olur; böylece bir cevabı değil, yöntemi öğrenirsiniz.
  • Takıldınız mı? Önce küçük bir ipucu açın, tam açıklamayı ise yalnızca gerektiğinde.
  • Deneme sınavları süreli ve ipuçsuzdur; sonunda puanınızı ve tam bir değerlendirmeyi görürsünüz.

Bu dersin hesaplayıcıları

CSTR ve PFR hacmi hesaplayıcı

İlgili dersler

FE Chemical sınav hazırlığıGenel KimyaKütle ve Enerji Denklikleri
Bu derse ücretsiz çalışBu dersi çalışDeneme sınavına girHer gün 5 ücretsiz soru. Kart gerekmez.