Samenvatting van hoofdstuk 4, 5 en 6 van de cursus productietechnologie. Gegeven in het eerste gemeenschappelijk jaar bachelor TEW, EW, HIR. Samenvatting van lesnotities, syllabus en powerpoint. Bij de samenvatting moet je wel nog de afbeeldingen van de slides op Ufora bekijken.
De eerste 3 hoofd...
- Eenheidsoperaties vormen de basis van elk industrieel proces zijn gelijkaardig voor
elke sector
o Mechanisch, fysisch, thermisch en/of (bio-)chemisch
o Door andere grondstoffen, volgorde van eenheidsprocessen, geavanceerdere
processen in sommige industrietakken ontstaan er enorm veel verschillende
productieprocessen met = eenheidsoperaties
- PID = proces and instrumentation diagram verband tussen proces- en randapparatuur
zodat overal de juiste condities zijn voor de meeste efficiëntie en veiligheid
o Alle installaties die nodig zijn voor het uitvoeren van de eenheidsoperaties en de
bijhorende chemische reacties
o In- en uitgaande stromen van materialen (leidingen, pompen, debietregelaars…)
o Je kan overal kijken naar de heersende condities (p, T, pH, debiet)
o Gebruik van eigen taal: nomenclatuur vaste set van symbolen met voor elke
machine, onderdeel… een symbool
- Kennis is belangrijk in een industrieel bedrijf: proceskunde (studie principes),
procestechniek (uitvoering principes)
1. Grondslag van eenheidsoperaties
Fysische transportverschijnselen (treden altijd op bij eenheidsprocessen) 3 types
- Momentumstransfer: transport (stroming) van een bulkhoeveelheid fluida en vaste stoffen
(volledige matrix verplaatst)
o Door een drukverschil*: van hoge naar lage druk
- Warmtetransfer: overdracht van warmte (via gleiding of straling) van de ene naar de andere
plaats
o Door een temperatuurverschil*: van hoge naar lage temperatuur
o Als je tegen deze spontane richting wil aangaan heb je een warmtepomp nodig
- Massatransfer: netto beweging van een stof in een mengsel
o Door concentratieverschil*: van hoge naar lage c
o Moleculaire diffusie: individuele verplaatsing van moleculen in een matrix
Inktdruppel verspreidt zich in rivier in alle mogelijke richtingen (want lagere c inkt)
o Eddy, turbulente diffusie of convectieve diffusie: pakket materie wordt verplaatst
o Advectie: stof beweegt zich mee (= richting) met een zich verplaatsend medium
Inktdruppel wordt meegevoerd met stroming rivier
- *drijvende kracht reden waarom het verschijnsel optreedt
- Thermodynamisch evenwicht: bepaalt mate waarin transfer doorgaat
o Kijkt naar verschil tussen begin- en eindtoestand van de drijvende kracht
o Geen T, p of c-verschil = geen drijvende kracht = geen transfer
o Als verschil niet 0 is heb je wel een transfer hoe groter het verschil, hoe groter de mate
waarin het proces doorgaat
- Kinetiek: bepaalt snelheid van het proces
o Hoe meer weerstand hoe trager de kinetiek
, drijvende kracht capaciteit
- Staan in verband: flux = =
weerstand oppervlak
o Hoeveelheid die verplaatst wordt per tijdseenheid en per oppervlakte-eenheid
o Parameter om transportverschijnselen te kwalificeren
o Recht evenredig met drijvende kracht (groter = grotere flux, geen = geen flux)
o Omgekeerd evenredig met weerstand (veel weerstand = kleine snelheid = kleine flux)
- Thermodynamica en kinetiek in een chemische reactie
o Wet thermodynamica: bij reactie streeft men naar minimale
energie-inhoud (bepaalt richting proces)
o Kinetiek: bepaalt hoe moeilijk het is om van 1 naar 2 te gaan
Energieberg (weerstand die je moet overbruggen)
activatie-energie nodig hiervoor
Kleiner maken door T↑ of katalysator
ρ∗v∗L
- Reynolds-getal Re =
ϑ
o v = snelheid fluïdum
o = dichtheid fluïdum
o L = lengtemaat (bij buis: diameter)
o = viscositeit
o Re < 2000: laminaire verplaatsing van verschillende fluïdumlaagjes (zie linkerpagina 76)
o 2000-4000: overgangsfase
o Re > 4000: turbulente verplaatsing van verschillende fluïdumlaagjes
- Rekening houden met behoudswetten
o Wet van behoud van energie
o Wet van behoud van massa: mmateriaalinput = moutput + *maccumulatie
* wordt opgenomen tijdens het proces, als m accumulatie =0, dan steady-state proces
Opstellen van materiaalbalansen
- Schematische voorstelling van het proces maken
o Bv. blokschema: pijlen (voedings- en productstromen) en blokjes (eenheidsprocessen)
o Schrijf de chemische vergelijkingen weer (indien van toepassing)
o Kwantitatieve eenheid kiezen voor het uitvoeren van de berekeningen
o Materiaalbalans opstellen adhv de weergegeven input- en outputstromen
Totale materiaalbalans
Materiaalbalans per afzonderlijke component (indien geen chemische reactie)
Bij meerdere eenheidsprocessen kan je in het geheel of per proces werken
- Voorbeelden: zie ppt slide 5 en 6
2. Opslag en transport van grondstoffen en materialen
2.1. Opslag en transport van gassen en vloeistoffen = fluïda
- Gassen: grote volumevereisten, hoge kosten opslag zoveel mogelijk vermeden
o Indien wel: onder vloeibare vorm opslaan of comprimeren (onder druk zetten) door
samendrukken plaats voor 150x zoveel gas
o Gasflessen: voor kleine hoeveelheden hebben kraantje om druk af te laten
- Vloeistoffen: vereisen minder grote volumes opslaan in cilindrische tanks
o Mogelijks verliezen door verdamping (bij vluchtige bestanddelen) & lekken
Drijvend dak of deksel op vloeistofoppervlak plaatsen
o Gevaar voor brand of explosie
, Laagje inert gas plaatsen tussen atmosfeer en vloeistof oxidatie vermeden
- Transport: via pijpleidingen
o Spontaan: fluïda stromen van hoog naar laag en van hoge p naar lage p
Omgekeerde richting nood aan mechanische energie om druk- en hoogteverschillen
te overwinnen pompen voor vloeistoffen, ventilatoren voor gassen
- Centrifugaalpompen: energie van de motor omgezet in kinetische energie (slide 8)
o Waaier draait rond in pomphuis
o Vloeistof komt binnen via de aanzuigleiding in axiale richting (volgens as van de waaier)
o Door draaien van as krijgt vloeistof snelheid en wordt het in radiale richting weggeslingerd
(volgens straal van de waaier)
o Continue vloeistofstroom
o Niet zo goed voor viskeuze vloeistoffen
o Meest voorkomend en goedkoopst
- Verdringerpompen / volumetrische pompen: energie van de motor omgezet in potentiële
energie (druk)
o Alternerende zuiger- en plunjerpompen (zie slide 9)
Aanzuigcyclus: zuiger beweegt naar rechts groter volume pomphuis onderdruk
zuigleiding open en persleiding toe vloeistof wordt aangezogen en pomphuis wordt
opgevuld met vloeistof
Zuiger beweegt naar links kleiner volume = overdruk zuigleiding dicht en
persleiding open vloeistof naar buiten geduwd in pulsen (niet continu)
alternatieven
Drukverschil tussen onderdruk en overdruk = opvoerdruk bepaalt opvoerhoogte van
de pomp (afstand waarover je de vloeistof naar boven kunt bewegen)
Membraan: membraan werkt als schokdemper om de pulsen deels op te vangen
Dubbelwerkende pompen: 2 pompen die elkaars pulsen aanvullen
o Roterende pompen = tandradpompen (zie slide 10)
Fluida verplaatst dmv tandwielen die roteren in een vaste behuizing = stator
Pulsvrij, goed voor viskeuze vloeistoffen
Tandradpomp met uitwendige vertanding: volume aan aanzuigkant vergroot
onderdruk vloeistof aangezogen en aan de andere kant naar buiten geduwd
Tandradpomp met inwendige vertanding
Eventueel tussenstuk (sikkel) in plaatsen om inwendig volume te vergroten =
sikkelpomp
o Peristaltische pompen = slangenpomp (zie slide 11)
Flexibele leidingen = slang wordt in een pompkop geplaatst
Pompkop = behuizing + rollers
Slang wordt tussen de rollers dichtgeknepen (met vloeistof erin)
Aanzuigfase: roller verdraait, volume wordt groter = onderdruk vloeistof wordt
aangezogen in de slang
Afsluitfase: vast volume vloeistof wordt afgesloten tussen 2 rollers deze hoeveelheid
vloeistof verplaats je per rotatie
Hoeveelheid per rotatie * toerental (# rotaties per minuut) = debiet
Doorvoerfase: als eerste roller voorbij de opening gaat duwt de volgende roller de
vloeistof naar buiten
Nadeel: pulserend en kleine volumeverplaatsing
Voordeel: vloeistof komt niet in contact met pompmechanisme goed voor medische
en voedselindustrie
, - Gassen: drukverschil nodig gecreëerd door ventilatoren of compressoren
o Ventilatoren: beperkte gasverplaatsing: gas axiaal ingevoerd en radiaal afgevoerd
o Compressoren: grotere drukopbouw, meer gasverplaatsing (vergelijkbaar met
vloeistofpompen)
Centrifugaalcompressoren en verdringingscompressoren
2.2. Opslag en transport van vaste stoffen zie slide 12-13
- Granulair (korrelig) materiaal: in buitenlucht of silo’s
o Rekening houden met afschuifhoek of taluhoek = hoek ten opzicht van het grondoppervlak
o Hiermee kan je berekenen hoeveel grondoppervlak je nodig hebt om een bepaalde
hoeveelheid van het materiaal op te slaan
o Ook in silo’s ofwel opvullen tot hoek bereikt is ofwel voller veel druk op muren silo,
moeten stevig genoeg zijn (bij bouw silo moet je al weten welk materiaal je erin wilt
opslaan)
- In silo vochtigheid en temperatuur in de gaten houden kwaliteitsbehoud
- Mechanisch transport
o Bandtransport: deeltjes liggen op band nood aan tussenschotten zodat deeltjes niet naar
beneden stromen als de band omhoog gaat
o Triltransport: trilgoot aangedreven door motor, deeltjes springen door trillingen vooruit
o Schroeftransport: spiraalvormige schroef vervoert deeltjes mee
- Pneumatisch transport: vaste stof wordt verplaatst d.m.v. een gas (lucht)
o Kleine, lichte en droge deeltjes, niet te kleverig
o Luchtcompressor genereert luchtstroom waarmee het materiaal meegaat
o + Zeer flexibel, weinig onderhoud
o – Duur, veel botsingen deeltjes en leidingen kunnen beschadigd raken
o Installatie nodig om lucht en deeltjes weer te scheiden = cycloon
- Hydraulisch transport: vaste stof wordt verplaatst d.m.v. een vloeistof (water)
o Voor grotere afstanden
3. Warmteoverdracht
- Warmteoverdracht is een fysisch transportverschijnsel energieoverdracht door een
temperatuurverschil
o Spontaan bewegen deeltjes van hoge T naar lage T
- In vaste stoffen
- Moleculen wisselen kinetische energie uit
o Hoge T = veel Ekin
o Energiestroom: van hoog energetische naar laag energetische moleculen (hoge naar lage T)
Q λ∗A∗T 2−T 1
- Warmtestroom: Φ= =
Δt Δx
o = warmtestroom (vermogen) W
o Q = lading J/s
Voordelen van het kopen van samenvattingen bij Stuvia op een rij:
√ Verzekerd van kwaliteit door reviews
Stuvia-klanten hebben meer dan 700.000 samenvattingen beoordeeld. Zo weet je zeker dat je de beste documenten koopt!
Snel en makkelijk kopen
Je betaalt supersnel en eenmalig met iDeal, Bancontact of creditcard voor de samenvatting. Zonder lidmaatschap.
Focus op de essentie
Samenvattingen worden geschreven voor en door anderen. Daarom zijn de samenvattingen altijd betrouwbaar en actueel. Zo kom je snel tot de kern!
Veelgestelde vragen
Wat krijg ik als ik dit document koop?
Je krijgt een PDF, die direct beschikbaar is na je aankoop. Het gekochte document is altijd, overal en oneindig toegankelijk via je profiel.
Tevredenheidsgarantie: hoe werkt dat?
Onze tevredenheidsgarantie zorgt ervoor dat je altijd een studiedocument vindt dat goed bij je past. Je vult een formulier in en onze klantenservice regelt de rest.
Van wie koop ik deze samenvatting?
Stuvia is een marktplaats, je koop dit document dus niet van ons, maar van verkoper declerckmarthe. Stuvia faciliteert de betaling aan de verkoper.
Zit ik meteen vast aan een abonnement?
Nee, je koopt alleen deze samenvatting voor €8,89. Je zit daarna nergens aan vast.
