Balance De Energia Sin Reaccion Quimica

Taller módulo 2
Ricardo Salcedo Donado, Santiago Pinillos Márquez, Kevin Rodríguez
Departamento de Ingeniería Química y Ambiental, Universidad Nacional de Colombia
Bogotá D.C., Colombia


EJERCICIO 1.

RESUMEN
Cuando se da una reacción existen dos fenómenos: uno donde se rompen los enlaces de un compuesto y otro donde se forman nuevos enlaces. Cada uno de estos procesos libera orequiere energía, que proceso es mayor, es decir, si el rompimiento de los enlaces requiere o libera más energía que la formación de los enlaces de los nuevos compuestos producidos, indica el sentido del flujo de calor. La temperatura de los reactivos y productos también influye en el si el proceso será endotérmico o exotérmico, dependiendo si se requiere disminuir o aumentar la temperatura del alimentopara que los reactivos tengan una temperatura determinada.
Palabras claves: Reacción, energía, reacción exotérmica, reacción endotérmica.

ABSTRACT.
When a reaction occurs there are two phenomena: one where bonds are broken and one of a compound where they form new bonds. Each of these processes require energy released or that process is higher, ie, if the breaking of bonds requires orreleases more energy than bond formation of new compounds produced, indicates the direction of heat flow. The temperature of the reactants and products also influences whether the process is endothermic or exothermic, if required depending decrease or increase the temperature of the food so that the reactants have a particular temperature.
Keywords: Reaction, energy, exothermic reaction, endothermicreaction.
1. INTRODUCCIÓN
En los procesos con reacción química existen diferentes métodos para hallar el calor que requiere o que libera un reactor. El método de calor de reacción que requiere llevar los reactivos hasta una temperatura de referencia, calcular a esta T el calor de reacción (ΔH°r) y luego llevar los productos desde esta temperatura hasta la temperatura de salida en el reactor. Elotro método es el de calor de formación que no requiere el cálculo del calor de reacción porque el ΔH°f ya incluye este valor. Con cualquiera de los dos métodos se puede calcular el flujo de calor que esta dado por el cambio de entalpia de las sustancias involucradas en el proceso.
ENUNCIADO DEL EJERCICIO: Un par de reacciones en fase gaseosa con las siguientes ecuaciones estequiométricas sellevan a cabo en un reactor continuo:
A + B C
2C D + B
Las reacciones del etileno con hidrogeno para formar etanol, y del etanol para formar éter dietilico e hidrogeno constituyen tal sistema de reacción.
a) Suponga que la alimentación del reactor contiene A, B y sustancias inertes (I), con fracciones molares xA0, xB0 y xI0, respectivamente. Sea fA la fracción de conversión deA (mol de A consumidos/mol de A alimentados) y YC el rendimiento de C basado en el consumo de A (mol de C generados/mol de A consumidos); pruebe que, para una base de 1 mol de alimentación, el numero de moles de cada especie en la salida es la siguiente:
nA = xA0 (1- fA)
nC = xA0*fA*YC
nD = 1/2(xA0*fA - nC)
nB = xB0 - xA0*fA + nD
nI = xI0

b) Elaboreuna hoja de cálculo para realizar los balances de materia y egregia tomando como base de cálculo 1,00 mol de alimentación. El programa debe tomar como entradas:
(i) Los calores estándar de formación (kJ/mol) de A(g), B(g), C(g) y D(g);

(ii) Los coeficientes (a, b, c, d) de las fórmulas Cp = a + bT + cT2 + dT3 para A, B, C, D e I gaseosos, donde Cp tiene las unidades kJ/(mol*°C);(iii) Las temperaturas de la alimentación y del producto, Tf (°C) y Tp (°C);

(iv) xA0, xB0, fA y YC.
Debe generar una tabla de entalpias de entrada-salida basada en las especies elementales a 25°C como referencia y después calcular la transferencia de calor necesaria hacia o desde el reactor, Q(kJ). La hoja de cálculo debe probarse usando las especies y reacciones del problema 9.21 y ser...