pembahasan soal neraca massa dan energi

1. gas metan dibakar dengan oksigen 150kgmol/jam umpan terdirimatas 20% metan 60% oksigen dan 20% karbon dioksida di umpankan ke reaktor konversi limiting reactan 90% jika suhu gas umpan 50derajat celsius dan suhu gas keluar dari ruang pembakaran 190 derajat celcius tentukan panas wang dibutuhkan/ dihasilkan dari ruang pembakaran
jawab
CH4+2O2 --> CO2+2H2O

a.  neraca massa CH4
     maasuk= (20/100)*150 = 30 kg mol
     reasi    = (90/100)* 30 = 27 kgmol
     keluar = 30-27= 3kgmol

b. neraca massa O2
    masuk= (60/100)*150= 90kgmol
    reaksi = 2*27 kgmol = 54kgmol
    keluar = 90-54= 36 kgmol

c. neraca massa CO2
   masuk= (20/100)* 150 = 30 kgmol
   reaksi = (90/100)* 30 = 27kgmol
   keluar = 30-27 =3 kgmol

d nerava massa H2O
 keluR 2*27 = 54kgmol

komponen     umpan (Kgmol)    Reaksi (Kgmol)   Keluar (Kgmol)
CH4                  30                              27                         3
O2                     90                              54                         36
CO2                  30                              27                          57
H2O                  -                                 -                            54

Tc= 50⁰C                               T=190⁰C

                                                                                Cp = a + bT + cT² + dT²

Q1                                                           Q2

TR = 25⁰C                             TR = 25⁰C

komponen      a                b                          c                        d                 ΔH°F
CH4          19.251     52.126*10^-3    11.974*10^-6    -1.132*10^-8     -74.81
O2             28.106    -3,69*10^-6       1.75*10^-5       -1,75*10^-8            0
CO2           19.44      73.436*10^-3    -5.602*10^-5    17.153*10^-9     -393.509
H2O           32.243    19.238*10^-4    10.555*10^-6    -3.596*10^-9     -241.818

H^oF =H^oF produk - H^oF reaktan

H⁰F = (- 393.509 + (2*- 241.818)) – (- 74,81 + (2*0,00))=  - 802,91 kjoule.mol (reaksi ekotermis)

Q1=  (CH4 + 02+CO2)

                      

                     298                         298    

=      mCH4ഽCp CH4 dt+ m O₂ഽcpO2+ m CO₂ഽcp CO2 dt

               50+273                    50+273

=     30 [ 19,25 (298-323) + (298² – 323²) + (298³ – 323³) + (298⁴  – 323⁴)] +  90 [ 28,106 (298-323) + (298² – 323²) + (298³ – 323³) + (298⁴ – 323⁴)  +  30 [ 19.44 (298-323) + (298² – 323²) + (298³ – 323³) + (298⁴ – 323⁴)

= -3,78621*10¹³

Q2 = H^oR (mol CH4 yang bereaksi)= - 802,91 * 27 = - 21,676.57 kjoule.mol

Q3 = 

=  3 [ 19,25 (463-298) + (463² – 298²) + (463³ – 298³) + (463⁴  – 3298⁴)]  +

 36 [ 28,106 (463-298) + (463² – 298²) + (463³ – 298³) + (463⁴  – 298⁴)  + 

57 [ 19.44 (463-298) + (463² – 298²) + (463³ – 298³) + (463⁴  – 298⁴) +

54 [ 32.243 (463-298) + (463² – 298²) + (463³ – 298³) + (463⁴  – 298⁴)]

=6,78807*10¹⁵

Tweet

Subscribe to receive free email updates: