Egzamin z Inżynierii Procesowej (18.06.2010)

ZESTAW B

Pytania testowe:

1. Za pomocą rury Prandtla można bezpośrednio zmierzyć:

a. współczynnik oporu przepływu

b. ciśnienie dynamiczną
c. prędkość średnią
d. nie zdążyłam zapisać ;p

2. Profil prędkości lokalnej płynu niutonowskiego w rurze dla przepływu laminarnego ma kształt:

a. elipsoidy obrotowej ?
b. paraboloidy obrotowej
c. paraboloidy spłaszczonej
d. nie zdążyłam zapisać ;p

3. Jeżeli na drodze przepływu płynu pojawi się zawór, to po jego minięciu prędkość średnia płynu:
a. zmaleje a potem wzrośnie?
b. wzrośnie
c. zmniejszy się
d. pozostanie taka sama

4. Do wielkości charakterystycznej złoże jako całość NIE zalicza się:
a. porowatości
b. objętości usypowej
c. współczynnika kształtu
d. powierzchni właściwej

5. Prędkość pęcherzyka (nie zapisałam czy cieczy czy gazu niestety) nie zależy od:
a. wielkości
b. gęstości
c. przyspieszenia?
d. lepkości cieczy

6. Szybkość filtracji - wielkością odniesienia jest:
a. grubość placka filtru (?)
b. stężenie zawiesiny
c. powierzchnia filtratu
d. grubość warstwy filtratu

7. Przewodzenie w cieczach polega na przekazywaniu energii wskutek:
a. chaotycznych ruchów pojedynczych cząsteczek
b. burzliwego ruchu
c. drgań cząsteczek w węzłach sieci krystalicznej
d. turbulencji

8. Liczbe Scherwooda wykorzystujemy do obliczeń:

a. współczynnika wnikania ciepła
b. współczynnika wnikania masy
c. współczynnika rozszerzalności cieplnej
d. współczynnika ściśliwości

9. Poniższe równanie opisuje:
N₁ = „Ro”₁₂ d y / 1 - y₁d_z
(nie wiem czy dobrze jest to zapisane- albo to „ro” ma na dole 12 albo 1Z, a „dy” być może jest d_y )
a. dyfuzji równomolowej przeciw kierunkowej
b. dyfuzji w układzie trójskładnikowym
c. dyfuzji … (coś na „m” ;p)
d. dyfuzji składnika aktywnego przez składnik inertny

10. Podczas procesu suszenia następuje:
a. wyłącznie wymiana ciepła
b. równoczesna wymiana ciepła i mocy
c. równoczesna wymiana masy i pędu
d. wyłącznie wymiana masy

11. Wraz ze wzrostem temp powietrza wilgotnego jego wilgotność względna:
a. rośnie
b. maleje?
c. nie zmienia się
d. rośnie a potem maleje

12. Dla reakcji odwracalnej pojedynczej prowadzonej w fazie ciekłej równanie kinetyczne ma postać:
a. jednomianu potęgowego?
b. dwumianu potęgowego
c. funkcji logarytmicznej
d. funkcji hiperbolicznej

13. Dla reakcji chemicznej rzędu pierwszego przebiegającej w reaktorze zbiornikowym przepływowym (idealne wymieszanie) stężenie substratu jest:

a. liniową funkcją czasu przebywania
b. kwadratową funkcją czasu przebywania
c. logarytmiczną funkcją czasu przebywania
d. hiperboliczną funkcją czasu przebywania

14. Dla pojedynczej reakcji chemicznej prowadzonej w warunkach (….) temperatura mieszaniny reakcyjnej jest:
a. liniowa funkcja stopnia przemiany
b. kwadratowa funkcja stopnia przemiany
c. logarytmiczna funkcja stopnia przemiany
d. hiperboliczna funkcja stopnia przemiany

15. Bilans elementarny to bilans:
a. ATP

b. masowy wyrażany w kg (? - sama po sobie nie mogę się odczytać jaka dokładnie była odp.)
c. czterech podstawowych pierwiastków (C,H, S, N) wchodzących w skład biomasy
d. molowy

16. Szybkość wymywania jest:
a. logarytmiczna funkcja czasu przebywania
b. wykładnicza funkcja czasu przebywania
c. proporcjonalna do czasu przebywania
d. proporcjonalna do kwadratu czasu przebywania

ZADANIA:

Zad. 1 (3 pkt)

Wyznaczyć objętość filtratu w m³ mając dane
K= 1 m⁶/ s
C=2000 dm³
t= 2 min = 120 s
V^2+2VC=Kt (K i C to stała filtracji)

V^2+2V = Kt/C

Zad. 2 (4 pkt)
W przeciwprądowym wymienniku ciepła ogrzewano 20 kg/s roztworu od temp. 20^o do 90^o C za pomocą wody (pod ciśnieniem) o temp 140^o C, temperatura końcowa wody wynosi 120^o C.

Współczynnik przenikania wynosi 250 W/m²*K, a ciepło właściwe roztworu wynosi 3,5 kJ/kg*K.
Oblicz powierzchnie.

Zad. 3 (2 pkt)
Powietrze wilgotne jest mieszaniną powietrza suchego i wilgotnego w stosunki 9:1. Wyznacz wartość ułamka molowego powietrza wilgotnego.

W 100g powietrza wilgotnego jest 10 g wilgoci.

M H2O = 2x2+8 =12

1 mol - 12g

X moli - 10g

X = 0,83 mola

W pow jest 78% N2, 21% O2 i ~1% CO2.

MN2 = 7, MO2 = 8, MCO2 = 22g/mol

W 90g jest 78% N2 = 70,2g

W 90g jest 21% O2 = 18,9g

W 90g jest ~1% CO2 = 0,9g

1 mol N2 - 7 X mol - 70,2 X= 10,02

1 mol O2 - 8g/mol X mol - 18,9 X = 2,36

1 mol CO2 - 22g X mol - 0,9 X = 0,04

Ułamek molowy wilgoci to jest

Zad. 4 (2 pkt)
Glukoza (S) ulega konwersji do etanolu (P) na unieruchomionych S. cerevisiae. Wyznacz wartość Y_PS mając dane:
początkowe stężenie glukozy: 100 kg/m³
stopień konwersji glikozy: 80%
końcowe stężenie etanolu: 40 kg/m³

Zad. 5 (4 pkt)
Proces przebiega w bioreaktorze zbiornikowym przepływowym z zasilaniem niesterylnym.
Wyznacz szybkość wymywania potrzebną do osiągnięcia stopnia konwersji substratu 50%. Pozostałe dane przedstawiają się następująco:
Stężenie początkowe substratu: 100 kg/m³
Stężenie początkowe mikroorganizmów (na wlocie do bioreaktora) X₀ = 1 g/l
Kinetykę wzrostu opisuje model Monoda:
K_M = 0,1 kg/m³ ; µ_m = 1,0 l/h
Współczynnik „wydajności” Y_SX = 2

Zad. 6 (3 pkt)
Znając wartość ChZT oraz liczbę węglomoli substratu n_s wyznacz wartość bezwzgędną stopnia redukcji ¬ s. Przyjmij, że n_s =2 a ChZT= 64

Zad. 7 (4 pkt)
Bioprzemianę opisuje schemat:
ʋ_s CH₂O + ʋ₀·O₂₂ ---> ʋ_x CH_1,667 O_0,5 + ʋ_c CO₂ + ·ʋ_w H₂O
Wiedząc, że Y_CX = 314 wyznaczyć wartość ʋ_x/ ʋ₀·

---