Enunciados, 10 MB - IqTMA-UVa - Universidad de Valladolid

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2005-Sep-No:10 [Solución] [Tema 9] [Índice] En un reactor de tanque, perfectamente agitado e isotérmico, se lleva a cabo la reacción endotérmica, en fase líquida: A → B, cuya cinética es de orden uno en el reactivo A. El tanque se alimenta continuamente con una mezcla de A y un disolvente D a una temperatura, T F , inferior a la de operación del mismo, T, y con un flujo volumétrico V F , extrayéndose también el mismo flujo volumétrico, de forma que el nivel permanece siempre constante, tal como se muestra en el esquema al margen. Para mantener la temperatura de operación, T, se comunica calor en un serpentín, por cuyo interior circula vapor de agua saturado que condensa totalmente, con un flujo volumétrico, V C , y una temperatura T C . Las paredes del tanque están completamente aisladas del exterior. a) Simplificar el balance macroscópico de materia, que se muestra en el apéndice, aplicado al componente A, admitiendo régimen estacionario, y calcular la conversión de A en el reactor. (4 puntos) F V F , T F A + D T C Líquido H 2 O S V F , T A + B + D V C , T C Vapor H 2 O b) Simplificar el balance macroscópico de energía, también en el apéndice y en régimen estacionario, y calcular el flujo volumétrico de vapor de agua necesario en el proceso así como la temperatura T del reactor, supuesto conocido el coeficiente global de transferencia de calor entre el vapor de agua y el líquido del tanque. (6 puntos) Fenómenos de Transporte Depto. Ingeniería Química. Universidad de Valladolid

APÉNDICE Balances macroscópicos dmATOT , ( m) MATERIA A : =− Δ wA + wA + r dt ATOT , ⎛ 2 u ⎞ dP ( m) CDMz : =−Δ⎜ w ⎟− Δ( pS) + F + F + mTOT g dt ⎜ u ⎟ ⎝ ⎠ ⎛ ⎞ d E. MECANICA : ( K A ) w ( w) ( Gw) B W E dt ⎜2 u ⎟ ⎝ ⎠ 3 1 u ˆ ˆ ( m) TOT + Φ ⎜ ⎟ TOT + TOT = −Δ −Δ Φ − Δ + − − v 3 dE ⎛ ˆ ˆ 1 u ⎞ TOT ˆ ( m) ENERGIA : =−Δ( Uw) −Δ( pVw) −Δ⎜ w ⎟− Δ( Φ w) + Q + Q −W dt ⎜2 u ⎟ ⎝ ⎠ Fenómenos de Transporte Depto. Ingeniería Química. Universidad de Valladolid

APÉNDICE<br />

Balances macroscópicos<br />

dmATOT<br />

, ( m)<br />

MATERIA A :<br />

=− Δ wA<br />

+ wA<br />

+ r<br />

dt<br />

ATOT ,<br />

⎛ 2<br />

u ⎞<br />

dP<br />

( m)<br />

CDMz<br />

: =−Δ⎜<br />

w ⎟− Δ( pS)<br />

+ F + F + mTOT<br />

g<br />

dt ⎜ u ⎟<br />

⎝ ⎠<br />

⎛ ⎞<br />

d<br />

E. MECANICA : ( K A ) w ( w) ( Gw)<br />

B W E<br />

dt<br />

⎜2<br />

u ⎟<br />

⎝ ⎠<br />

3<br />

1 u<br />

ˆ ˆ ( m)<br />

TOT + Φ ⎜ ⎟<br />

TOT + TOT = −Δ −Δ Φ − Δ + − − v<br />

3<br />

dE<br />

⎛<br />

ˆ ˆ 1 u ⎞<br />

TOT<br />

ˆ ( m)<br />

ENERGIA : =−Δ( Uw) −Δ( pVw) −Δ⎜<br />

w ⎟− Δ( Φ w)<br />

+ Q + Q −W<br />

dt<br />

⎜2<br />

u ⎟<br />

⎝ ⎠<br />

Fenómenos <strong>de</strong> Transporte<br />

Depto. Ingeniería Química. <strong>Universidad</strong> <strong>de</strong> <strong>Valladolid</strong>

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