BALANCE DE ENERGIA
Enviado por jesus_012 • 22 de Mayo de 2022 • Apuntes • 641 Palabras (3 Páginas) • 36 Visitas
BALANCE DE ENERGIA
Considerando los conceptos de la primera ley de la termodinámica para un sistema abierto, aplicaremos para nuestro reactor de flujo continuo.
[pic 1]
El balance de energía en estado no estacionario para un sistema abierto bien mezclado que tiene n especies, cada una entrando y saliendo del sistema con su flujo molar respectivo Fi (moles de i por tiempo) y su energía Respectiva Ei (joules por mol de i) es:
[pic 2]
Se necesita analizar para cada uno de los términos de la ecuación
Trabajo:
[pic 3]
El flujo de trabajo, es necesario para hacer que la masa entre y salga del sistema, y el trabajo de corte, puede darlo a un agitador en un CSTR o una turbina en un PFR.
[pic 4]
Introduciendo la ecuación de trabajo en la ecuación de balance de energía se tiene:
[pic 5]
La energía Ei, que es la suma de todas las energías, pero en caso de las situaciones de reactor químico la energía interna es la más significativa, como consecuencia.
[pic 6]
Esto nos permite escribir el balance de energía en forma:
[pic 7]
Utilizando el subíndice “0” para representar las condiciones de entrada, el balance de energía para un estado no estacionario seria el siguiente:
[pic 8]
BALANCE DE ENERGIA EN ESTADO ESTACIONARIO
considerando un sistema de flujo que opera en estado estacionario, el balance energía seria:
[pic 9]
Para su aplicación es necesario detallar:
- Los flujos molares y [pic 10][pic 11]
- Las entalpias molares [pic 12]
Utilizando la reacción:
[pic 13]
Los términos de sumatoria del balance de energía se expanden como sigue:
Entrada: [pic 14]
Salida: [pic 15]
Como es una sola reacción, esta se evalua en función de la conversión, por lo que los flujos molares debemos expresar en términos de conversión.
[pic 16]
Aplicando a cada una de las especies y agrupando los términos semejantes obtenidos.
[pic 17]
La expresión entre paréntesis del ultimo termino a la derecha se conoce como calor de reacción a la temperatura T.
[pic 18]
Sustituyendo el calor de reacción en la diferencia de sumatorias y agrupando los términos correspondientes, tenemos:
[pic 19]
Esta última diferencia de sumatorias, la podemos introducir al balance de energía en estado estacionario, quedando finalmente la ecuación de la siguiente manera:
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