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

2006-Sep-No:1c [Solución] [Tema 6] [Índice]
La reacción 2E → M + N es una reacción heterogénea catalítica y fuertemente exotérmica, los productos de
reacción son isómeros del reactivo. La cinética de
la reacción viene dada por la siguiente expresión:
2
E
G = k· c , k = Ae −
, donde G es la velocidad de reacción en moles por
unidad de tiempo y superficie. Se utiliza un tubo
circular de radio R con la pared interior recubierta
por una delgada lámina de catalizador donde se
producirá dicha reacción. El exterior del tubo está
B
T
F
T c
rodeado por un fluido que mantiene constante su temperatura en la fase global, T c , que es la misma que la
temperatura de entrada de la alimentación F (kmol/h). La alimentación está formada por una disolución de E en
agua, con una concentración c EF . El proceso transcurre en régimen estacionario y se puede admitir que las
propiedades físicas son constantes.
(c) Si se considera que el proceso no es isotérmico, simplificar y modificar la ecuación de energía estableciendo
las condiciones límite correspondientes. (3 puntos)
2 2
2 2
2
ˆ ⎛∂T ∂T vθ
∂T ∂T ⎞ ⎡ 1 ∂ ⎛ ∂T ⎞ 1 ∂ T ∂ T ⎤ ⎧⎪
⎛∂vr
⎞ ⎡1⎛∂vθ
⎞⎤ ⎛∂vz
⎞ ⎫⎪
ρ Cv ⎜ + vr + + vz = k r + + 2
v
2 2 2 ⎥ + μ ⎨ + + r + ⎬
∂t ∂r r ∂θ ∂z ⎟ ⎢ ⎜ ⎟
r ∂r ∂r ⎜
r z ∂r ⎟ ⎢
r
⎜
∂θ
⎟⎥
⎜
∂z
⎟
⎝ ⎠ ⎣ ⎝ ⎠ ∂θ ∂ ⎦ ⎪⎩⎝ ⎠ ⎣ ⎝ ⎠⎦
⎝ ⎠ ⎪⎭
T c
S
⎧
2
2 2
⎪⎡
∂ ⎛ vθ
⎞ 1 ∂ vr
⎤ ⎡ 1 ∂ vr
∂ ⎛ vθ
⎞⎤
⎡∂vz
∂vr
⎤ ⎫⎪
+μ ⎨⎢r
+ + + r
∂r ⎜
r
⎟
r ∂θ
⎥ ⎢
r ∂θ ∂r ⎜
r
⎟
⎪⎩ ⎣ ⎝ ⎠ ⎦ ⎣
⎥ + ⎢ + ⎬
⎝ ⎠ ∂r
∂z
⎥
⎦ ⎣ ⎦ ⎪⎭
Nota: El problema comienza en 2006-Sep-No:1ab (correspondiente al Tema 6).y continúa en 2006-Sep-No:1d (correspondiente al Tema 4).
Fenómenos de Transporte
Depto. Ingeniería Química. Universidad de Valladolid