Reactores No Ideales
Páginas: 32 (7884 palabras)
Publicado: 29 de abril de 2012
efectos de mezclas en los reactores químicos II
Modelos para reactores no ideales
REACTORES IDEALES Y NO IDEALES
A continuación se explica el modo de funcionamiento de cuatro tipos de reactores ideales: discontinuo de mezcla perfecta, semicontinuo de mezcla perfecta, continúo de mezcla perfecta y continúo de flujo en pistón. El cuerpo central de la descripción se basa en la ecuación dediseño (ó funcionamiento) de acuerdo al esquema inicial.
Un reactor se considera un REACTOR IDEAL si:
1. Los reactantes están mezclados a la entrada del reactor, es decir, el tiempo de mezcla es cero y todo el volumen es útil para la reacción.
2. No se forman agregados moleculares
3. Se sigue un modelo de flujo ideal. El modelo de flujo tiene dos extremos de mezcla que representanla máxima mezcla posible y la inexistencia de la misma y que constituyen los dos modelos de flujo ideales posibles; los cuales se representan en el esquema siguiente:
MEZCLA PERFECTA
[pic]
En un sistema discontinuo: La mezcla del sistema es perfecta, muy buena, por lo que en un instante dado la composición y temperatura en el sistemason uniformes, pero variables con el tiempo.
[pic]
En un sistema continuo: La mezcla del sistema es perfecta con lo que las propiedades (concentración y temperatura) de cualquier punto del sistema son las mismas, y por tanto iguales a las de la corriente de salida.
DIFERENCIAS ENTRE REACTORES IDEALES Y NO IDEALES
Los reactores ideales son aquellos en que el tiempo de residencia es igualpara todos los elementos (lo cual solo es rigurosamente cierto para reactores discontinuos).
El comportamiento real de los equipos se desvía siempre de situaciones idealizadas, existen tres factores interrelacionados que configuran el contacto o patrón de flujo
1.- La distribución de los tiempos de residencia o RTD de la corriente que fluye a través del reactor.
2.-El estado de agregacióndel material que fluye, sutendencia formar grupos de moléculas que se mueven juntas.
3.- El mezclado inmediato o tardío del material en el reactor.
Figura: Tipos de flujo no ideal que se podrían presentar en reactores no ideales
[pic]
[pic]
En los reactores no ideales , existe una dispersión de tiempos de permanencia; este fenómeno ocurre en todos los sistemas continuos (tubularesy tanques agitados), aunque pueden hacerse aproximaciones teóricas considerándolos ideales (reactores de flujo de pistón, y de mezcla completa); sin embargo, excepto en los primeros, siempre existen tiempos de residencia diferentes del fluido a lo largo de los caminos de flujo en el reactor, aunque en los últimos con una distribución estadística perfectamente determinada).
OBJETIVOS: Alfinalizar este módulo, el estudiante debe ser capaz de:
1. Comprender la necesidad de desarrollar modelos aproximados para los reactores no ideales, detallar los modelos de flujo con mayor frecuencia para el modelo de reactores continuos, y reconocer la forma de la respuesta al impulso asociados con cada modelo.
2. Formular y aplicar modelos de reactores que representan el estancamiento y lacanalización, la cuantificación de los modelos sobre la base de datos de la respuesta de impulso.
PREREQUISITOS DE HABILIDADES MATEMÁTICAS:
Comprensión de los gráficos semilogarítmicos.
Ecuaciones Diferenciales de Primer Orden.
PREREQUISITOS DE HABILIDADES INGENIERILES Y DE CIENCIA:
Diseño y análisis de reactores ideales, de flujo de pistón y de flujo continuo en reactores de tanqueagitado. Medidas de respuesta a impulso.
El planteamiento del problema siguiente es que falta un dato importante- ver si se puede identificar.
"Una reacción A → B cuya tasa de ley es r = 0,05 CA se lleva a cabo en un reactor isotérmico continuo.
La tasa de alimentación es de 200 L / min y la concentración de A en la alimentación es de 3,0 (mol / L). Calcular el volumen del reactor necesario...
Modelos para reactores no ideales
REACTORES IDEALES Y NO IDEALES
A continuación se explica el modo de funcionamiento de cuatro tipos de reactores ideales: discontinuo de mezcla perfecta, semicontinuo de mezcla perfecta, continúo de mezcla perfecta y continúo de flujo en pistón. El cuerpo central de la descripción se basa en la ecuación dediseño (ó funcionamiento) de acuerdo al esquema inicial.
Un reactor se considera un REACTOR IDEAL si:
1. Los reactantes están mezclados a la entrada del reactor, es decir, el tiempo de mezcla es cero y todo el volumen es útil para la reacción.
2. No se forman agregados moleculares
3. Se sigue un modelo de flujo ideal. El modelo de flujo tiene dos extremos de mezcla que representanla máxima mezcla posible y la inexistencia de la misma y que constituyen los dos modelos de flujo ideales posibles; los cuales se representan en el esquema siguiente:
MEZCLA PERFECTA
[pic]
En un sistema discontinuo: La mezcla del sistema es perfecta, muy buena, por lo que en un instante dado la composición y temperatura en el sistemason uniformes, pero variables con el tiempo.
[pic]
En un sistema continuo: La mezcla del sistema es perfecta con lo que las propiedades (concentración y temperatura) de cualquier punto del sistema son las mismas, y por tanto iguales a las de la corriente de salida.
DIFERENCIAS ENTRE REACTORES IDEALES Y NO IDEALES
Los reactores ideales son aquellos en que el tiempo de residencia es igualpara todos los elementos (lo cual solo es rigurosamente cierto para reactores discontinuos).
El comportamiento real de los equipos se desvía siempre de situaciones idealizadas, existen tres factores interrelacionados que configuran el contacto o patrón de flujo
1.- La distribución de los tiempos de residencia o RTD de la corriente que fluye a través del reactor.
2.-El estado de agregacióndel material que fluye, sutendencia formar grupos de moléculas que se mueven juntas.
3.- El mezclado inmediato o tardío del material en el reactor.
Figura: Tipos de flujo no ideal que se podrían presentar en reactores no ideales
[pic]
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En los reactores no ideales , existe una dispersión de tiempos de permanencia; este fenómeno ocurre en todos los sistemas continuos (tubularesy tanques agitados), aunque pueden hacerse aproximaciones teóricas considerándolos ideales (reactores de flujo de pistón, y de mezcla completa); sin embargo, excepto en los primeros, siempre existen tiempos de residencia diferentes del fluido a lo largo de los caminos de flujo en el reactor, aunque en los últimos con una distribución estadística perfectamente determinada).
OBJETIVOS: Alfinalizar este módulo, el estudiante debe ser capaz de:
1. Comprender la necesidad de desarrollar modelos aproximados para los reactores no ideales, detallar los modelos de flujo con mayor frecuencia para el modelo de reactores continuos, y reconocer la forma de la respuesta al impulso asociados con cada modelo.
2. Formular y aplicar modelos de reactores que representan el estancamiento y lacanalización, la cuantificación de los modelos sobre la base de datos de la respuesta de impulso.
PREREQUISITOS DE HABILIDADES MATEMÁTICAS:
Comprensión de los gráficos semilogarítmicos.
Ecuaciones Diferenciales de Primer Orden.
PREREQUISITOS DE HABILIDADES INGENIERILES Y DE CIENCIA:
Diseño y análisis de reactores ideales, de flujo de pistón y de flujo continuo en reactores de tanqueagitado. Medidas de respuesta a impulso.
El planteamiento del problema siguiente es que falta un dato importante- ver si se puede identificar.
"Una reacción A → B cuya tasa de ley es r = 0,05 CA se lleva a cabo en un reactor isotérmico continuo.
La tasa de alimentación es de 200 L / min y la concentración de A en la alimentación es de 3,0 (mol / L). Calcular el volumen del reactor necesario...
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