Travaux Dirigés de BILANS n 1. Bilans de matière en régime permanent sans réaction chimique

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1 Travaux Dirigés d BILANS n 1 Bilans d matièr n régim prmannt sans réaction chimiqu

2 Départmnt Géni ds Procédés Exrcic 1 : Qull quantité d sucr sc doit êtr ajouté dans 100 kg d solution aquus d sucr afin d'augmntr sa concntration d 20% à 50 %? Exrcic 2 : 1000 kg / h d'un jus d fruit avc 10 % d'xtrait sc st concntré par congélation à 40 % d solids. L jus dilué st introduit dans un congélatur où ls cristaux d glac s formnt t nsuit la bou st séparé dans un séparatur cntrifug pour formr ds cristaux d glac t du jus concntré. Un quantité d 500 kg / h d liquid st rcyclé à partir du séparatur vrs l congélatur. Calculr la quantité d glac qui st éliminé dans l séparatur t la quantité d jus concntré produit. Supposons qu l régim st stationnair. Exrcic 3 : Soit un opération unitair mttant n ju un mélang binair (A, B) t fonctionnant n régim stationnair t sans aucun réaction chimiqu tll qu : F 1 =10 mol/s x A1= 0,2 Opération unitair x A2= 0,05 Complétr l tablau suivant : x A3= 0,35 Constituant Flux molair molair mol/s molair molair mol/s molair molair mol/s A x A1=0,2 F A1 x A2=0,05 F A2 x A3=0,35 F A3 B x B1 F B1 x B2 F B2 x B3 F B3 Total x 1 F 1=10 x 2 F 2 x 3 F 3 Exrcic 4 : Un bouilli à 25% n solid st nvoyé vrs un filtr l gâtau contint 90% d solid t l filtrat contint 1%. L filtr fonctionn n continu t n régim prmannt. Mm Saâfi Ikram & M. Taib Ahmd 11

3 Départmnt Géni ds Procédés - Etablir l bilan d matièr pour un alimntation d 2 tonns/h t calculr ls débits du filtrat t du gâtau. Exrcic 5 : Un colonn d distillation st alimnté n continu par 1200 kg.h -1 d un mélang auéthanol à 11% n éthanol. En sorti d l installation, on récupèr un flux d au n contnant plus d éthanol, t un flux dont l titr n éthanol st 95%. - Fair un schéma d princip n indiquant ls notations usulls. - Calculr ls débits d sorti s t molairs d l installation. Exrcic 6 : Un jus d'orang contnant 12 % d solids solubls st concntré à 60 % dans un évaporatur à multipl ffts. Pour améliorr la qualité du produit final, l jus concntré st mélangé avc un quantité d jus d fruits frais d tll sort qu la concntration du mélang st d 42 %. - Calculr combin d'au par hur doit êtr évaporé dans l'évaporatur. - Combin d jus d fruits frais par hur doit êtr ajouté n amont. - Qull st la quantité d produit final si l débit d'alimntation st d kg/h d jus d fruits frais. On suppos qu l régim st prmannt. Exrcic 7 : L lait avc 3,8 % d matièrs grasss t 8,1 % d solids non gras st utilisé pour la production du lait concntré n consrv. L procssus comprnd la séparation d la crèm dans un cntrifugus t la concntration du lait partillmnt dégraissé dans un évaporatur. Si la crèm qui st produit dans la cntrifugus contint 55 % d'au, 40 % d matièrs grasss t 5% d solids non gras : - Calculr combin d lait st nécssair pour produir un boît d lait concntré qui contint 410 g d lait avc 7,8 % d matièrs grasss t 18,1 % d solids non gras. - Combin d crèm t combin d'au doivnt êtr rtirés rspctivmnt dans la cntrifugus t l'évaporatur? On suppos qu l régim st prmannt. Mm Saâfi Ikram & M. Taib Ahmd 12

4 Départmnt Géni ds Procédés Exrcic 8 : On désir séparr avc un colonn d distillation l éthanol contnu dans 1000 kg/h d mélang (au éthanol) à 25% poids n éthanol. On obtint un distillat à 90% d éthanol t un résidu à 6.45% d éthanol (compositions n poids). 1) Fair un schéma d princip n indiquant ls notations usulls donnés ci-dssous t ls donnés d l xrcic. 2) Rmplir l tablau ci-dssous n répondant aux qustions suivants : a) Détrminr ls débits s du distillat t du résidu. b) En déduir ls débits s d chacun ds constituants du mélang dans chacun ds flux d matièr. c) Détrminr ls titrs molairs d l alimntation, du distillat t du résidu d chacun ds constituants. d) Détrminr ls débits molairs d chacun ds constituants du mélang dans l alimntation. Flux Alimntation Distillat Résidu Constituant Ethanol Eau Total 1000 kg/h Fractio n molair molair Fractio n molair Fractio n molair Donnés : M éth =46 g.mol -1 ; M au =18 g.mol -1 NB : [g.mol -1 ]~[ kg.kmol -1 ] On not : F, D t W ls débits molairs rspctifs d l alimntation, du distillat t du résidu. m, m t m rspctivmnt ls débits s d l alimntation, du distillat t du résidu. Exrcic 9 : L procédé d fabrication du lait écrémé n poudr à partir du lait natur st donné par la figur ci-dssous : Mm Saâfi Ikram & M. Taib Ahmd 13

5 Départmnt Géni ds Procédés Lait à 4,5% d gras Écrémus Crèm à 35% d gras Lait écrémé Eau Evaporatur Lait concntré à 45% d solids Séchur Eau Lait n poudr 3) Citr ls opérations unitairs constituant c procédé. Dans un écrémus, on cntrifug 1000 kg/h d lait à 4,5% d gras (G) t à 8,8% d solids non gras(sng) pour produir : - Un crèm d débit C, à 35% d gras t à y 1 % d solids non gras. - Du lait écrémé sans gras d débit L t à y 2 % d solids non gras. A notr qu ls produits laitirs s composnt du gras, ds solids non gras, du sucr, ds stabilisants, tc. C, 35% d G Lait à 4,5% d G 8,8% d SNG Écrémus L, y 2 % d SNG 4) Calculr l débit du lait écrémé L ainsi qu l débit d la crèm C. On considèr qu ls pourcntags d SNG dans la phas aquus d la crèm st l mêm qu dans l lait écrémé, c'st-à-dir qu y 1 =0,65 y 2 5) Calculr ls pourcntags s d SNG y 1 t y 2 rspctivmnt d la crèm t du lait écrémé. Sortant d la cntrifugus, l lait écrémé pass par l évaporatur pour produir du lait concntré à 45% d SNG t d débit L c. L au évaporé sort du concntratur avc un débit E 1. Lait écrémé E 1 Evaporatur L c,45% d SNG 6) Calculr l débit du lait écrémé concntré L C à 45% d SNG ainsi qu l débit d l au évaporé E 1. Mm Saâfi Ikram & M. Taib Ahmd 14

6 Départmnt Géni ds Procédés L lait concntré à 45% d SNG st déshydraté dans un séchur par atomisation d sort qu l produit n continn qu d SNG t 5% d au. L c 45% d SNG E 2 Séchur L p 7) Calculr l débit d lait déshydraté L P ainsi qu l débit d l au nlvé E 2. NB : ls % sont s Mm Saâfi Ikram & M. Taib Ahmd 15

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