Operación de un reactor discontinuo

OPERACIÓN DE UN REACTOR DISCONTINUO




SAMANTA MACHADO CEPEDA código: 2093104





Trabajo de Diseño de Reactores


Profesor Álvaro Ramírez



UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DESANTANDER
FACULTAD DE INGENIERÍAS FISICOQUÍMICAS
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA
BUCARAMANGA
2012


Reacción: A B
Reacción de primer orden: r_A=kC_A
Datos del problema:
Volumen del reactorV=0.5 Litros = 5x10-4 m3

Tiempo de llenado del reactor t=0,5 s
Tiempo de vaciado del reactor t=0,8 s
Entalpía de la reacción H= -80000 J/Kg
Concentración inicial del reactivo A Ca0= 2mol/litro = 2000 mol/m^3
capacidad calorífica del fluido a calentar CPA=CPB=40J/(mol K)
Temperatura inicial del sistema T0=27 °C = 300.15K

Etapa de calentamiento Etapa de enfriamientoTemperatura del fluido Ta=403,15K Ta=313.15K
Coeficiente de transmisión de calor UA=2000 J/(K*S) UA=2000 J/(K*S)

El objetivo de este problema es comparar dos estrategias de operación teniendo en cuentael la producción molar diaria, y hacer un análisis de las gráficas (XA vs t), (T vs t) y (Q vs t).
Ecuaciones de cálculo:
t=t_anteriot+t
X_A=X_(A anterior)+(dX_A)/dt×t
T=T_anterior+dT/dt×tk_eq2=k_eq1 [e^(H/R×[1/T_1 -1/T_2 ] ) ]
K_1=A_0×e^((-Ea)/(R×T))
K_2=K_1/k_eq2
r_A=K_1×C_A0×(1-X_A )-K_2 〖×C〗_A0×X_A
(dX_A)/dt=(V×r_A)/N_A0

V/N_A0 =1/C_A0

(dX_A)/dt=r_A/C_A0dT/dt=(Q-W-Hr_a V)/(N_i×C_pi )
W=0
dT/dt=V ( Q/V-Hr_a)/(N_i×C_pi )

V/N_A =1/C_A

dT/dt=(Q/V-Hr_a)/(C_i×C_pi )

dT/dt=(Q/V-Hr_a)/(C_A C_pA+C_B C_pB )

dT/dt=(Q/V-Hr_a)/(C_A0 (C_B0/C_A0+_B X_A ) C_pA+C_A0 (C_A0/C_A0 +_A X_A ) C_pB )

C_B0=0
_B=1
_A=-1
C_pB=C_pA

dT/dt=(Q/V-Hr_a)/(C_A0×C_pB )
Estrategia de Operación (a)
Calentamiento hasta 403.21K
Enfriamiento hasta313,15K

Calentamiento hasta 403.21 K
Se parte de T0=300.15K hasta lograr una temperatura de 403.21K, suministrando calor proveniente del fluido de temperatura Ta= 403.15K.

Modelo matemático:...