100% tevredenheidsgarantie Direct beschikbaar na betaling Zowel online als in PDF Je zit nergens aan vast
logo-home
[BSc TN] Summary Transport Phenomena €6,49
In winkelwagen

Samenvatting

[BSc TN] Summary Transport Phenomena

1 beoordeling
 169 keer bekeken  11 keer verkocht

--- Satisfied? Please don't forget to leave a rating! --- This summary covers the entirety of "Transport Phenomena - The Art of Balancing" by H. v.d. Akker and R.F. Mudde (besides the less crucial §1.5, §3.4, §4.4 and §5.5) and the lectures given of the accompanying course "TN2786 - Fysisch...

[Meer zien]
Laatste update van het document: 2 jaar geleden

Voorbeeld 3 van de 40  pagina's

  • Nee
  • Onbekend
  • 6 juli 2022
  • 13 juli 2022
  • 40
  • 2021/2022
  • Samenvatting
book image

Titel boek:

Auteur(s):

  • Uitgave:
  • ISBN:
  • Druk:
Alle documenten voor dit vak (4)

1  beoordeling

review-writer-avatar

Door: stan0304 • 1 jaar geleden

avatar-seller
rhjatol
Summary Transport Phenomena
by Ruben Tol
This summary covers all useful formulas used in the book ”Transport Phenomena:
The Art Of Balancing” by H. v.d. Akker and R.F. Mudde, and sometimes refers to
the book if deemed necessary. The formulas are numbered the same as in the book,
and the most important formulas are high-lighted in light-gray . Useful equations
from the lectures are highlighted in light-blue , and are labelled with their corre-
sponding lecture (L#). The booklet ”Transport Phenomena Data Companion” by
L.P.B.M. Janssen and M.M.C.G. Warmoeskerken (further referred to as TPDC) is
needed to follow the course, and will be referred to in this summary in dark-blue.
Some quantities have their units given between square brackets.


1 Balances
1.1 The balance: recipe and form
The balance equation for a quantity G is given by
d
G = ϕG,in − ϕG,out + PG , (1.2)
dt
where ϕ is the transport rate of G, and PG the production/destruction rate of G.

A balance equation is always of the form
d
= in − out + production.
dt

1.2 The mass balance
The general form of a mass balance of a substance A is
d
MA = ϕm,A,in − ϕm,A,out + PA . (1.4)
dt
The concentration of substance A cA [kg m−3 ] in a volume V is then given by
cA = mass of A per unit of volume = MA /V. (1.7)
This then allows the mass balance to be rewritten a
d
V cA = ϕv,in · cA,in − ϕv,out · cA,out ± rA V, (1.13)
dt
where rA [kg m−3 s−1 ] is the production/reaction rate of A per unit volume.

For a n-th order reaction, the reaction rate rA is given by
rA = kr cnA , (1.24)

where kr [s−1 ] is the reaction rate constant.

1

,For a continuous stirred tank reactor (CSTR):
cA = cA (t) and therefore cA ̸= f (x, y, z); (L1)
cA,out (t) = cA (t); (L1)
ϕV,A,in = ϕV,A,out = ϕV . (L1)

For a plug flow reactor (PFR):
cA (x) = cA and therefore cA ̸= f (t); (L1)
transport only through convection (no diffusion). (L1)

1.3 The energy balance
The total energy of a system is the sum of the internal, potential, and kinetic energy.

The energy concentration e [J kg−1 ] for a control volume is defined as
1
e = u + gz + v 2 , (1.86)
2
where u [J kg−1 ] is the internal or thermal energy, with the other remaining terms
being the mechanical energy.

The general form for the total energy balance then becomes
   
d d p p
E = (ρV e) = ϕm,in e + − ϕm,out e + + ϕq + ϕw , (1.91)
dt dt ρ in ρ out

with ϕq [J s−1 ] being the heat flow and ϕw [J s−1 ] the work performed on the system
per unit of time from outside the control volume.



The total energy balance can be split up into a thermal energy balance and a me-
chanical energy balance:
dE dU dEmech
= + . (L2)
dt dt dt
The thermal energy balance (or heat balance) is then given by
d d
U = (ρV u) = ϕm,in · uin − ϕm,out · uout + ϕq + Pu . (1.119)
dt dt
For a steady-state situation, this equation can be rewritten as
 Z out  
1
0 = ϕm uin − uout − pd + ϕq + ϕm ef r , (1.122)
in ρ
where the integral is the reversible energy transformation of mechanical energy to
thermal energy, and ef r [J kg−1 ] is the irreversibly transformed mechanical energy
into thermal energy.

2

, The mechanical energy balance then simply becomes

Emech = Etotal − Etherm , (1.123)

which, for steady-state systems, yields
 Z in   
1 2 2 1
0 = ϕm (vin − vout ) + g(zin − zout ) + dp + ϕw − ϕm ef r . (1.124)
2 out ρ


In the event that no work is performed on or by the system, the dissipation is
negligible and that the density remains constant, the above equation simplifies to
the Bernoulli equation:

1 2 p1 1 p2
v1 + gz1 + = v22 + gz2 + , (1.126)
2 ρ 2 ρ
or
1 2 p
v + gz + = constant. (1.127)
2 ρ
The indices 1 and 2 imply a system going from some state 1 to some state 2, similarly
to the previous ”in” and ”out” states.

Again, Bernoulli’s equation only holds if

ϕm,1 = ϕm,2 = ϕm (steady-state); (L2)
ϕw = 0; (L2)
ef r ≈ 0; (L2)
ρ = constant. (L2)

1.4 The momentum balance
The x, y and z momentum balances are given by

d X
(ρV vx ) = ϕm,in · vx,in − ϕm,out · vx,out + Fx ; (1.139)
dt
d X
(ρV vy ) = ϕm,in · vy,in − ϕm,out · vy,out + Fy ; (1.139)
dt
d X
(ρV vz ) = ϕm,in · vz,in − ϕm,out · vz,out + Fz , (1.139)
dt
P
where F can be any other inside or outside forces acting on the system, such as
gravity Fg , the normal force Fn or friction Fw .



3

Voordelen van het kopen van samenvattingen bij Stuvia op een rij:

Verzekerd van kwaliteit door reviews

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

Snel en makkelijk kopen

Je betaalt supersnel en eenmalig met iDeal, creditcard of Stuvia-tegoed voor de samenvatting. Zonder lidmaatschap.

Focus op de essentie

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 rhjatol. Stuvia faciliteert de betaling aan de verkoper.

Zit ik meteen vast aan een abonnement?

Nee, je koopt alleen deze samenvatting voor €6,49. Je zit daarna nergens aan vast.

Is Stuvia te vertrouwen?

4,6 sterren op Google & Trustpilot (+1000 reviews)

Afgelopen 30 dagen zijn er 53068 samenvattingen verkocht

Opgericht in 2010, al 14 jaar dé plek om samenvattingen te kopen

Start met verkopen
€6,49  11x  verkocht
  • (1)
In winkelwagen
Toegevoegd