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METHODOLOGY FOR
DERIVING THE MODEL (1)
Consider a STR:
Fi X V
S P
Let y = an extensive property (X, S, P)
Fo
1. General Mass Balance
1/V d(V y)/dt = Σ r gen. –Σ r cons. + Dy – γD y …(1)
i o
r gen. = rate of a production reaction for a component
r cons. = rate of a consumption reaction for a component
3 -1 3 3
D = F/V ( m h /m ) – dilution rate V = liquid volume (m )
3 -1
F – volumetric flow rate inlet and outlet (m h )
γ = Fo/Fi
Units for each term in eqn. (1) = (kg m-3h-1)
METHODOLOGY FOR
DERIVING THE MODEL (2)
2. Mass Balance for Continuous Operation
Typically: Fi = Fo γ = 1
dV/ dt = 0
Thus, the general mass balance equation
es:
dy/dt = Σ r gen. – Σ r cons. + D (yi – yo) …(2)
3. Mass Balance for Batch Operation
Here, Fi = Fo = 0 ; For constant volume: dV/ dt
= 0
Here, the general mass balance equation
DERIVING THE MODEL (3)
INSERTING REACTION RATE EQUATIONS (A)
Example:
Batch operation; Monod growth k ics
Luedeking-Piret type product formation model
Rate Expressions:
1. Biomass
rx = mX (growth)
r = k X (death)
d d
μ= mmaxS/ (KS + S) (k ics)
Balance:
dX/dt = rx - rd
DERIVING THE MODEL (3)
INSERTING REACTION RATE EQUA
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