Trabalho de analise e simulação de processos químicos

Páginas: 2 (362 palavras) Publicado: 26 de março de 2013
UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA
CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA

TRABALHO DE ANÁLISE E SIMULAÇÃO DE PROCESSOS QUÍMICOS

Tubarão, 2012

1) Utiliza-se um trem de três reatores contínuos demistura perfeita, em série, onde se processa isotermicamente a reação A → produtos. Faça os balanços de massa de A em regime transiente (ou seja, desde a partida dos reatores, com CA(0) = 0 e alimentaçãoconstante, igual a CA,alim, mol/L3). Assuma inicialmente que a reação é de primeira ordem (r = kCA), que a vazão total de alimentação é F (L3/T), para os três reatores, cujos volumes são V1, V2 e V3(L3).

Dados: CA,alim = 1,0 mol/m3

F = 2,0 m3/h
V1 = 1,0 m3
V2 = 2,0 m3
V3 = 4,0 m3
k = 1 h-1 (constante cinética)

Primeira Parte: Modelagem Matemática

a) Defina as hipótesessimplificadoras para resolução deste problema;
1) Mistura perfeita;
2) Primeira ordem;
3) Reação irreversível;
4) Volume constante;
5) Fluido incompressível;
6) Reator isotérmico.b) Obtenha a equação governante que prevê o comportamento do perfil de concentração de cada reator;
Balanço de massa global?

Balanço de Massa:

Acumulo (A) = Entrada (A) – Saída(A)+ geração(A)-Consumo A (1)

mAt+∆t-mAt=m0A∆t-mA∆t-ra∆tPMAV (2)
mAt+∆t-mAt∆t=m0A∆t-mA∆t-rAPMAV (3)

Aplicando limite quando ∆t→0:
dmAdt=m0A-mA-rAPMAV (4)
nA=mAPMA ∴mA=nA+PMA(5)

Substituindo (5) em (4):
dnAPMAdt=m0A-mA-rAPMAV (6)
CA=nAC ∴nA=CAV (7)

Substituindo (7) em (6):
dCA.V.PMAdt=m0A-mA-rAPMAV (8)

Como o V e PMA são constantes:V.PMA.dCAdt=m0A-mA-rAPMAV (9)
mA=F.ρA (10)

Substituindo (10) em (9):
V.PMA.dCAdt=F0.ρA-F.ρA-rA.PMA.V (11)
ρA=CA.PMA (12)

Substituindo (12) em (11):V.PMA.dCAdt=F0.CA0.PMA-F.CA.PMA-rA.PMA.V (13)

Dividindo (13) por V.PMA:
dCAdt=F0.CA0V-F.CAV-rA (14)

Se:
rA=KCA ; F0V=FV

Então, para o 1º tanque teremos:
dCAdt=FV1CA0-CA -...
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