Questions d'examen 2010-2011

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Questions d'examen 2010-2011

Message par Souris le Mar 21 Juin - 22:01

Bon allez, je vais être méga gentille Very Happy


Pour la postérité:


Remarque: je décris ici les énoncés de l'examen le plus complètement possible, mais je ne me souviens évidemment pas de tout. Pour les réponses, je ne sais absolument pas si elles sont correctes (du moins pas encore Razz), donc méfiance!



Question 1 : séchage

On a un graphique de J (kg eau évaporée/h kg de M.S) en fonction de t pour le séchage des grains de levure. Le séchage s'effectue à 25°C avec de l'air sec. On nous donne le diamètre des grains, la surface extérieure par unité de matière sèche (a), la pression de saturation à 18°C, la chaleur latente de vaporisation de l'eau (considérée constante pour n'importe quelle température) et l'humidité initiale des grains de levure (kg eau/kg M.S).

On demande:

1) Décrire qualitativement les phénomènes qui se déroulent durant les 2 phases de séchage.
2) Calculer l'humidité des grains de levure au moment de la transition entre la phase de séchage constante et décroissante.
3) D'estimer le ke (phase constante).
4) Si le séchage s'effectue à 30°C, quel sera la vitesse de séchage (J)? Dans ce cas, quel sera le temps auquel on aura transition entre la phase constante et la phase décroissante?


Mes réponses:

2) J'ai fait un petit bilan : humidité initiale = humidité finale + J delta t
On lit J et delta t sur le graphique et on trouve humidité finale.

3) Utiliser la super formule : J = a MM k (Psat/RT - P/RT Y). Air sec=> Y=0 (fin je pense ^^).
On doit trouver Psat (25°C). On utilise donc la formule de Clausius-Clapeyron. Bien faire attention aux unités.

4) On utilise de nouveau la formule avec le k qu'on a trouvé et le nouveau Psat (30°C).
On réutilise le bilan pour trouver delta t cette fois-ci.

Je ne suis pas méga sûre de mes réponses mais je ne voyais pas trop quoi faire d'autre...




Question 2 : enduction

On a une plaque plongée dans un liquide, sans mouvement (ménisque statique). Il y a un petit schéma avec L comme étant la longueur (verticale) sur laquelle varie l'épaisseur du ménisque. Plein de petites questions.

1) Comment appelle-t-on l'échelle de la longueur caractéristique L?
2) Citer les forces qui régissent l'équilibre du ménisque.
3) Ecrire (équations) les différentes forces en fonction de L.
4) En égalant ces forces, donner l'expression de l'échelle de L (ou un truc comme ça).
5) Exprimer la différence de pression de part et d'autre du liquide en fonction de L.

Ensuite, on met cette plaque en mouvement vertical (on la sort de l'eau), en considérant qu'elle est très fine.

6) Décrire qualitativement ce qui se passe.
7) ? Je me souviens plus!
8 ) De quel méthode s'agit-il?
9) Quel est l'équilibre des forces pour des vitesses faibles?
10) Quel est l'équilibre des forces pour des vitesses élevées?



Question 3 : cristallisation

THE question de la mort qui tue. Je vais essayer de décrire l'énoncé comme je l'ai compris, mais je ne suis pas sûre que ce soit tout à fait correct. En tout cas, c'était bien tordu.

Alors, on dissout en continu des cristaux CuSO4.H2O impurs (qui contiennent une certaine impureté soluble dans l'eau) dans de l'eau et une liqueur mère recyclée à 80°C. Ces cristaux ont une impureté de 2.5 kg d'impureté par 100 kg de cristaux (plus tout à fait sûre de la valeur). Puis, on diminue la température jusque 25°C où l'on observe une cristallisation de cristaux CuSO4.5H2O purs (attention au 5H2O, c'est pas le même qu'au départ). Cependant, une partie de la liqueur mère reste coincée sur ces cristaux, à raison de 10% de liqueur mère par kg de cristaux.
Ensuite, on sépare ces cristaux (avec un peu de liqueur mère sur eux) de la solution et on sèche pour éliminer les résidus d'eau. Càd qu'on cristallise encore un peu de CuSO4.5H2O et que les impuretés qui se trouvaient dans la liqueur mère se trouvent désormais sur ces cristaux de CuSO4.5H2O. L'impureté finale des cristaux de CuSO4.5H2O est de 0.6%.

On nous donne les masses molaires de CuSO4, CuSO4.H2O et CuSO4.5H2O. On nous donne aussi les solubilités de CuSO4.5H2O à 80°C et à 25°C.

Le but est de pouvoir trouver la masse d'eau et la masse de liqueur recyclée par kg de CuSO4.H2O. Et aussi la masse de liqueur perdue lors du procédé, par kg de CuSO4.H2O.

Notations:
S= masse de cristaux impurs ajoutés (CuSO4.H2O)
C= masse de cristaux de CuSO4.5H2O formés lors du refroidissement (sans tenir compte de la liqueur mère coincée dessus)
E= masse d'eau ajoutée

On a le droit de définir des nouvelles notations. Attention à toujours prendre en compte les impuretés!!!


On nous demande:
- Bilan global
- Bilan sur CuSO4
- Bilan sur les impuretés
- Bilan sur l'eau
- Combien de ces équations sont indépendantes et pourquoi?
- Ecrire la dernière équation nécessaire pour trouver la masse de liqueur perdue lors du procédé, par kg de CuSO4.H2O.


Il ne faut pas résoudre les bilans, "juste" les écrire. Ce qui est bien plus difficile, bien-sûr. L'assistante a dû nous aider pour piger le principe parce que l'énoncé était pas franchement clair.


Mes réponses:

En gros, j'ai mis comme bilan global :
C (cristaux impurs ajoutés) + E (eau pure ajoutée) + L (liqueur recyclée) = Cpur (cristaux purs formés après séchage) + L (liqueur recyclée) + L perdue (liqueur perdue lors du séchage).

J'ai cru comprendre qu'il y avait des impuretés dans la liqueur (recyclée et perdue) et dans les cristaux impurs de départ (sans blague!). Pour l'établissement des bilans, il fallait jongler avec plein de fractions dans tous les sens pour obtenir à chaque fois ce qu'on voulait. En gros, le principe est simple, mais c'est super chaud à appliquer...



Question 4 : distillation

On nous donne un graphique avec les courbes d'enthalpies tracées (pour la méthode de Ponchon-Savary). On nous donne également xD, xR et xF, ainsi que hd'. On sait que le pôle F se trouve sur la courbe d'ébullition. On a pour finir un tableau reprenant les fractions molaires et les enthalpies pour le liquide et pour le gaz.
Le but est de trouver le nombre de plateaux par la méthode de Ponchon-Savary, puis de le calculer par McCabe et Thiele et de comparer les 2.


Mes réponses:

Pour Ponchon-Savary: on place les pôles N et F. Puis on trouve M en traçant la droite. Là, il suffit de jouer avec les isothermes pour trouver le nombre de plateaux.

Ensuite, pour McCabe et Thiele. On a déjà les points d'équilibre (=> on trace la droite). Par contre, on ne connait pas r (taux de reflux), donc on est coincé pour la droite de travail supérieure. On le trouve en utilisant le graphique de Ponchon-Savary.
On fait les bilans:
V = L + D
et V hv = L hl + D hd

On remplace D par V-L et on cherche les différentes enthalpies sur le graphique de Ponchon Savary.

Une fois qu'on a r, on a la droite de travail supérieure. Il faut alors trouver la droite d'alimentation (facile, si F est sur la droite d'ébullition, f=1). On cherche comme d'hab les intersections, on trace les droites et on calcule le nombre de plateaux.

Souris
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