Preinforme De Control

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA

FACULTAD DE MINAS

ING.QUIMICA

“AÑO DEL CENTENARIO DE MACHU PICCHU PARA EL MUNDO”

TRABAJO ENCARGADO

TEMA: SISTEMA DINAMICO REACTOR CSTR NO ISOTERMICO

CURSO:

CONTROL DE PROCESOS

DOCENTE:

ING. GUIDO TICONA OLARTE.

ESTUDIANTES:

GUINEA PERICHE ARON OSWALDO

GUZMAN RODRIGUEZ LUIS EDUARDO

JAHUIRA OCHOA HOLSON

REACTOR CSTR NO ISOTERMICO

La unidad de operación más importante en un proceso químico generalmente es un reactor químico. Las reacciones químicas son ya sea exotérmicas (desprenden energía) o endotérmicas (requieren entrada de energía) y por lo tanto necesitan que la energía sea removida o adicionada al reactor para mantener una temperatura constante.

Las reacciones exotérmicas son los sistemas más interesantes para estudiarlos debido a los potenciales problemas de seguridad (incrementos rápidos de la temperatura, es a veces llamado comportamiento de ignición”) y la posibilidad de otros comportamientos tales como múltiples estados estacionarios (para el mismo valor de la variable de entrada pueden existir diferentes valores de la variable de salida).

En un reactor tipo tanque continúo con agitación (CSTR), perfectamente mezclado, mostrado en la Figura 1. El caso de una reacción simple irreversible exotérmica, de primer orden, A --> B. Mostraremos que un comportamiento muy interesante puede darse en un sistema simple.

A ------------> B

Figura 1. Reactor continúo tipo tanque agitado con chaqueta de enfriamiento

En la Figura 1 observamos que una corriente de fluido es continuamente alimentada al reactor y otra corriente es continuamente removida desde el reactor. Como el reactor es perfectamente mezclado, la corriente de salida tiene la misma concentración y temperatura que el fluido dentro del reactor. Notar que una chaqueta rodeando al reactor también tiene corrientes de entrada y salida. Se asume que la chaqueta está perfectamente mezclada y a menor temperatura que el reactor. Por lo tanto pasa energía a través de las paredes del reactor hacia la chaqueta, removiendo el calor generado por la reacción.

2. Las Ecuaciones de modelamiento

Por simplicidad asumimos que la temperatura de la chaqueta de enfriamiento puede ser directamente manipulada, de tal manera que no se requiere un balance de energía alrededor de la chaqueta. También podemos hacer las siguientes asunciones

Perfectamente mezclado (los valores de la corriente de producto son los mismos que la masa <<bulk>> de fluido dentro del reactor)

Volumen constante

Valores constantes de los parámetros

2.1 Parámetros y Variables

Los parámetros y variables que aparecerán en las ecuaciones de modelamiento son listados a continuación por conveniencia.

A Área para intercambio de calor

CA Concentración de A en el reactor

CAo=CAf Concentración de A en la corriente de alimentación

Cp Capacidad calorífica (energía/masa * temperatura)

F Flujo volumétrico (volumen/tiempo)

k0 Factor pre-exponencial (tiempo-1)

R Constante de gás ideal (energia/mol*temperatura)

R Velocidad de reacción por unidad de volumen (mol/volumen * tiempo)

T Tiempo

T Temperatura del reactor

T0=Tf Temperatura de alimentación

Tj Temperatura de la chaqueta

Tref Temperatura de referencia

U Coeficiente total de transferencia de calor (energía/(tiempo*área*temperatura))

V Volumen del reactor

DE Energía de activación (energía/mol)

(-DH) Calor de reacción (energía/mol)

R Densidad (masa/volumen)

2.2 Balance total de material

La velocidad de acumulación de material en el reactor es igual al flujo de entrada de material – el flujo de salida de material.

Ec.1

Asumiendo una cantidad constante de material en el reactor

Encontramos que Foutr = Finrin

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