Efecto del Volumen del RCTA en la Multiplicidad de Estados Estacionarios en un RCTA
Enviado por zombiesama • 19 de Octubre de 2023 • Tareas • 935 Palabras (4 Páginas) • 30 Visitas
Efecto del Volumen del RCTA en la Multiplicidad de Estados Estacionarios
en un RCTA
El siguiente caso muestra el afecto de la magnitud del volumen del RCTA en la
localización de los múltiples estados estacionarios. Los datos utilizados en este
problema (tomados de R. Aris: Elementary Chemical Reactor Analysis, Prentice
Hall, 1969, problema 7.3.8), son:
Reacción: de segundo orden
Volumen del reactor: V=1500 cm3.
Flujo volumétrico: F0= 100 cm3.
Capacitancia térmica: ρCp= 650 (cal/cm3-K).
Coeficiente de transferencia de calor. U= 0.10 (cal/cm2-min-K).
Área de enfriamiento: A= 250 cm2.
Entalpía de Reacción: (-DHR)= 20,000 (cal/gmol).
Factor de frecuencia: k0= 3.3 x 1012 (cm3/gmol-min).
Energía de Activación: EA= 20,000 (cal/ gmol).
Concentraciones de alimentación: CA0=6.7 x 10-3 (gmol/ cm3).
Temperatura de alimentación: T0= 305 K.
Temperatura del medio de enfriamiento: Te= 360 K.
Queremos ver cómo diferentes valores del volumen del reactor, y por lo tanto de
tiempos de residencia promedio, ya que q=(V/Fo), afectan la magnitud de los 3
estados estacionarios en el reactor. Consideremos tres diferentes valores del
volumen del reactor: 1) 1.0 litro, 2) 1.5 litros, y 3) 1.8 litros.
Las 3 figuras siguientes muestran que a mayor volumen del reactor (y por lo tanto
mayor del tiempo de residencia), la temperatura y la conversión de cada uno de
los tres estados estacionarios (EE) en el reactor (dados por los puntos localizados
en la intersección de la línea recta con la curva sigmoide) se desplazan
ligeramente hacia temperaturas menores, aunque el EE intermedio presenta el
mayor desplazamiento.
2A → B2
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
300 350 400 450 500
Multiplicidad de Estados Estacionarios- V=1000
Conversion, X
A
Temperatura, K
X
3
=0.9985 y T
3
=499.2 K
X
2
=0.3987 y T
2
=386.8 K
X
1
=0.0064 y T
1
=308.5 K
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
300 350 400 450 500
Multiplicidad de Estados Estacionarios- V=1500
Conversion, X
A
Temperatura, K
X
2
=0.3504 y T
2
=378.2 K
X
3
=0.9614 y T
3
=502.3 K
X
1
=0.0064 y T
1
=305.5 K
3
2
1
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
300 350 400 450 500
Multiplicidad de Estados Estacionarios- V=1800
Conversion, X
A
Temperatura, K
X
2
=0.3279 y T
2
=372.7 K
X
3
=0.9646 y T
3
=502.8K
X
1
=0.0032 y T
1
=305.5 K3
Veamos ahora cómo es el caso de una reacción más compleja, como la que se
presenta en el siguiente problema.
Problema 21.- Dar los balances de materia y energía y encontrar los múltiples
estados estacionarios para el siguiente sistema de reacciones exotérmicas (todas
de primer orden) en un RCTA
Se tienen los siguientes datos:
La concentración de alimentación CAO=5x10-3 (gmol/cm3); con las temperaturas de
alimentación,
...