Ractor abiabático discontinuo de tanque agitado

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PRÁCTICA 2: REACTOR DISCONTINUO DE TANQUE AGITADO ADIABÁTICO
Tabla de contenido
OBJETIVO: 1
INTRODUCCIÓN TEÓRICA: 2
BALANCE DE MATERIA: 2
BALANCE DE ENERGÍA: 3
INCREMENTO DE TEMPERATURA EN UN RDTA ADIABÁTICO: 5
DETERMINACIÓN DEL CALOR DE REACCÓN: 6
DETERINACIÓN DE LA ESTEQUIOMETRÍA DE UNA REACCIÓN EXOTÉRMICA Y PRÁCTICAMENTE IRREVERIBLE: 6
DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS CINÉTICOSDE LA REACCIÓN 7
DETERMINACIÓN DE LA INFLUENCIA DE LA TRANSMISIÓN DE CALOR: 8
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL: 9
DETERMINACIÓN DE LA ESTEQUIOMETRÍA Y DEL CALOR DE REACCIÓN: 10
DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS CINÉTICOS: 10
EQUIVALENTE EN AGUA DEL REACTOR (VASO DEWAR): 10
DETERMINACIÓN DE LA INFLUENCIA DE LA TRANSMISIÓN DE CALOR: 11
PRESENTACIÓN DE RESULTADOS: 11
DETERMINACIÓN DE LAESTEQUIOMETRÍA DE LA REACCIÓN: 11
CÁLCULO DEL CALOR DE REACCIÓN: 12
DETERMINACIÓN DEL EQUIVALENTE DE AGUA DEL REACTOR 13
DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS CINÉTICOS: 13
CÁLCULO DEL COEFICIENTE DE TRANSMISIÓN DE CALOR: 15
CUESTIONES: 17
BIBLIOGRAFÍA: 19

OBJETIVO:
Aplicar los conocimientos de balances de materia y energía para reacciones en reactores discontinuos de tanque agitado enrégimen adiabático para determinar la estequiometría y el calor de reacción así como los parámetros cinéticos de la misma.
También estudiaremos las pérdidas de calor en el reactor determinando su coeficiente global de transmisión de calor.
INTRODUCCIÓN TEÓRICA:
El reactor que estudiamos es un modelo ideal que siempre opera en régimen no estacionario. Trabaja por ciclos: se cargan los reactivos, seproduce la reacción y una vez alcanzado el grado de conversión deseado, se descargan los productos.
Se debe procurar tener una buena agitación para que las propiedades físicas del material sean las mismas en cualquier punto del reactor.

BALANCE DE MATERIA:
Si en un RDTA se lleva a cabo la reacción:

1A1 + 2A2 + ............... nAn + pAp...................

que puede expresarse porla siguiente ecuación:


donde i son los coeficientes estequiométricos, positivo para los productos y negativos para los reactivos, y Ai los componentes. La ecuación del balance de materia aplicado a un componente Ai, sería:


0 0

Entrada - Salida + Generación = Acumulación




en donde Ni es el número demoles de Ai presentes en cada instante en el reactor y ri es la velocidad de reacción del componente Ai .
Si el volumen de reacción se mantiene constante durante toda la reacción (lo que se supone en casi todas las reacciones en fase líquida), la ecuación anterior quedaría:

-------------------------------------------------


en la que Ci sería la concentración molar del componenteAi. El valor que tomaría ri es distinto para cada Ai, y existe una relación estequiométrica entre ellas:

-------------------------------------------------


siendo r la velocidad de reacción para la reacción que se está tratando.
La ecuación siguiente representaría un balance de materia para el componente Ai en un RDTA de volumen constante:-------------------------------------------------

BALANCE DE ENERGÍA:
La ecuación para un balance de energía despreciando las variaciones de energías cinética y potencial sería:



siendo:
* Fe – Flujo molar de entrada (mol/s)
* Fs – Flujo molar de salida (mol/s)
* he – entalpía específica molar de los componentes de entrada (J/mol)
* hs – entalpía específica molar de los componentes de salida(J/mol)
* q – potencia térmica (J/s)
* w – potencia mecánica (J/s)
* Uvc – energía interna en el volumen de control (J/s)
* t – tiempo

si lo aplicamos a un reactor discontinuo de tanque agitado adiabático que no realiza ningún trabajo mecánico y sin variaciones de volumen quedaría:



teniendo en cuenta que:



siendo H la entalpía del volumen de control y hi...
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