DÉPARTEMENT DE GÉNIE CHIMIQUE ÉCOLE POLYTECHNIQUE DE MONTRÉAL
ING 1030 CHIMIE POUR INGÉNIEUR CONTRÔLE PÉRIODIQUE Date : Vendredi le 24 octobre 2003
Heure : 8h30 à 10h15
Calculatrice non programmable permise Aucune documentation permise
Des données supplémentaires sous forme de tableaux et figures sont annexées au texte de l’examen
Problème 1
Pour entreposer un mélange liquide de propane (C3H8) (61% massique) et de n-hexane (C6H14), une compagnie pétrolière utilise un réservoir cylindrique placé verticalement. Le diamètre interne du réservoir est de 1 mètre et sa hauteur est de 1,2 m.
Après avoir évacué tout l’air du réservoir, on y introduit 300 kg du mélange en question. Lors du remplissage la pression est maintenue à 5 atm.
En temps normal, la température du réservoir est maintenue à 20°C. Les normes de sécurité exigent cependant que le réservoir puisse résister, lors d’un incendie, à des températures susceptibles d’atteindre 252 °C.
Questions
1 point a) Calculez les fractions molaires de propane et de n-hexane dans le mélange
liquide initial.
2 points b) Calculez la pression (atm) dans le réservoir en temps normal c.a.d. à 20oC.
1 point c) Calculez la composition de la vapeur au dessus du mélange liquide initial.
2 points d) Déterminez la pression (atm) à laquelle devra résister le réservoir lors d’un incendie, la température est alors 252oC.
Examen périodique Ing 1030 – Chimie pour Ingénieur 24 octobre 2003
Problème 2
Dans l’industrie alimentaire, il arrive souvent que l’opération de séchage se produise à des températures inférieures à 100oC. C’est le cas du séchage de bleuets où l’air chaud entrant dans le séchoir, fonctionnant à pression atmosphérique, est de 80oC. Ce séchoir permet d’éliminer 25 kg/h d’eau des bleuets. L’air chaud nécessaire à cette opération est fourni par un réchauffeur électrique. L’air ambiant que le réchauffeur doit chauffer entre à une température de 19oC avec une humidité relative de 55%. L’air sortant du séchoir est chargé de vapeur d’eau. Son humidité relative et sa température sont respectivement de 90% et de 30oC.
Questions
1 point a) Compilez et si nécessaire, calculez les températures, la pression totale et les humidités relatives pour l’entrée et la sortie du réchauffeur et du séchoir (points 1,2 et 3).
2 points b) Calculez les humidités absolues aux points 1, 2 et 3
1 point c) Calculez le débit molaire d’air sec entrant dans le réchauffeur 1 point d) Déduire le débit volumique (m3/h) de l’air ambiant entrant dans le réchauffeur
2 points e) Calculez la puissance en kW fournie au réchauffeur.
Réchauffeur
1 2
Séchoir
3
Ventilateur
(Air frais)
(Air chaud)
Figure 1
Remarque: Enthalpie de l’air humide: h = (1,005 + 1,884 Y ') T + 2259 Y ' h en kJ/kg d’air sec ; T en oC
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Examen périodique Ing 1030 – Chimie pour Ingénieur 24 octobre 2003
PROBLÈME 3
L’acide nitrique, HNO3, est fabriqué à partir du NO que l’on obtient par l’oxydation de l’ammoniac, NH3, selon la réaction :
O H NO O
NH3 2 2
2 3 4
5 ⇔ +
+ (g)
Un mélange gazeux formé d’air sec et de 10% vol. d’ammoniac est introduit dans un réacteur de 400L. La pression initiale du mélange est de 200 atm. La température dans le réacteur est
maintenue à 820oC.
Lorsque l’équilibre est atteint, 90% d’ammoniac est oxydé en monoxyde d’azote.
Questions
3 points a) En supposant que le mélange gazeux dans le réacteur se comporte comme un gaz parfait, calculez la composition du mélange à l’équilibre et la
pression totale.
1 point b) Calculez la valeur de la constante d’équilibre Kp pour 820oC.
2 points c) Par un calcul, déterminez la quantité de chaleur qui est dégagée ou consommée par mole de NH3 oxydé.
1 point d) Pour augmenter la quantité de NO à l’équilibre, faut-il augmenter ou diminuer la pression dans le réacteur?
LES ENSEIGNANTS
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