Tsu En Quimica

   En los reactores de flujo pistón isotérmicos la temperatura no varía con la posición en el reactor. Además varía con el tiempo por tratarse de un reactor de flujo pistón en estado estacionario. La velocidad de reacción será sólo función de la conversión (o de la concentración)

Para ese caso utilizaremos como ecuación de diseño la expresión (4)

CARACTERISITICAS GENERALES

El reactor deflujo pistón trabaja en estado estacionario. Esto significa quelas propiedades no varían con el tiempo. Se dice que un fluido circula por un tubo en flujo pistón cuando no existen gradientes radiales y cuando no hay ningún tipo de mezcla (no existe difusión) axial. Si no existe gradiente radial los perfiles de propiedad son planos. Si no existe difusión axial cada elemento de fluido mantiene suindividualidad en todo el reactor sin mezclarse con los elementos anteriores o posteriores. En el caso del movimiento de un émbolo en un pistón. El flujo en pistón es una idealización de un determinado flujo, es un modelo matemático. Nos podemos aproximar a esta hipótesis si utilizamos una mezcla de reacción poco viscosa (así eliminamos gradientes radiales).Además si el fluido circula a granvelocidad podemos despreciar el término de difusión axial frente al flujo global .En un reactor de flujo pistón las propiedades no varían con el tiempo pero sí con la posición en el reactor

ECUACION DE DISEÑO
Hemos visto anteriormente que las propiedades de un reactor deflujo pistón varían con la posición . Por esta razón, si tenemos queaplicar balances de materia tenemos que utilizar diferencialesdevolumen de reactor. Posteriormente mediante integraciónextenderemos el análisis al voluen total del reactor.

El balance de materia aplicado al diferencial de volumen de la Fig. 6.1 esENTRA - SALE - DESAPARECE = ACUMULAFA - (FA + dFA) - (-rA) dV = 0operando se obtienedFA = (-rA) dV
Ec. 6.1
por la definición de conversión para reactores en flujo :

ustituyendo en la Ec. (6.1), nos queda:que es la ecuación de diseño para un reactor de flujo pistón. Es válida tanto si existe ono variación de caudal en el sistema. Si queremos poner la expresión anterior enfunción de la concentración:Para sistemas de densidad constante, si tenemos en cuenta la definición deconversión para reactores en flujo :

i
comparamos esta expresión con la obtenida para un reactor discontínuo podemos ver queladiferencia entre ambas expresiones es que hemos sustituido el tiempo por t. Por lo tanto cuandoen un reactor discontínuo tenemos la mezcla de reacción un tiempo igual a t en ambos casoobtenemos la misma conversión de salida para una misma reacción química. El reactor de flujopistón puede ser isotérmico y no isotérmico (adiabático o ni isotérmico nio adiabático).

Reactor de flujo pistónisotérmico
En los reactores de flujo pistón isotérmicos la temperatura no varía con laposición enel reactor. Además varía con el tiempo por tratarse de un reactor de flujo pistón enestado estacionario. La velocidad de reacción será sólo función de la conversión (ode la concentración)Para ese caso utilizaremos como ecuación de diseño la expresión

sta integral la podemos resolver de diferente manera:-analíticamente- gráficamente- numéricamente
‡
Utilización del reactor de flujo pistón para la determinación de la ecuacióncinética
El reactor de flujo pistón puede funcionar como reactor diferencial o como reactorintegral.En modo diferencial la velocidad de reacción se mantiene prácticamente constante alo largo de todo el reactor.Para que esto ocurra la conversión a la entrada y salida delreactor tiene que serprácticamente constante. Esto en la prática no es posible ya que el reactorcarecería de sentido. Sin embargo nos podemos aproximar a este tipo decomportamiento diferencial trabajando a conversiones pequeñas, es decirhaciendo que:

 
con estos valores de concentración obtendríamos una velocidad media constantepara todo el reactor.Para conseguir este comportamiento diferencial...