Formulário de Cálculo de Reatores
NOMENCLATURA
A Área de transferência térmica
Ci Concentração do componente i
E Energia de ativação
fi Conversão do componente i
Fi Vazão molar do componente i
F Fogler (2ª ou 3ª edição)
H Hill
K Constante cinética, constante de equilíbrio
L Levenspiel (2ª edição, volume 1)
M Relação de alimentação
m Massa de um componente
MM Massa molar
N Número de moles
pi Pressão parcial do componente i
P Pressão
r Taxa de reação
R Razão de reciclo, constante dos gases ideais
s Velocidade espacial
S Seletividade
S Schmol
T Temperatura
t Tempo
t1/2 Tempo de meia vida
Uh Coeficiente global de troca
V Volume
w Vazão mássica
X Conversão
yi Fração do componente i, rendimento instantâneo
Y Rendimento global
δ Variação dos coeficientes estequiométricos
ΔHR Entalpia de reação
ε Expansão volumétrica
Θi Relação de alimentação do componente i
νi Coeficiente estequiométrico do componente i
ρ Massa específica
τ Tempo espacial
υ Vazão volumétrica
NOMENCLATURA –ÍNDICES0 Inicialº Padrão (ex: ΔHº)
a Ambiente
R Reação ou referência
c Coil, serpentina de resfriamento/aquecimento
f Final
g Geração
i Referência (geralmente a um componente)
lm Logaritmo
I
Formulário de Cálculo de Reatores
CÁLCULO DE REATORES
3-1L
3-2L
3-3L
a = Coeficiente estequiométrico de A
E = energia de ativação
REAÇÕES IRREVERSÍVEIS
Reações monomoleculares, irreversíveis de 1ª ordem
3-9L
ou a equação equivalente:
3-12L
XA = fração de conversão de A
Reações bimoleculares de 2ª ordem
(relação de alimentação em relação a A)
3-14L Equação para M<>1Plota-se no gráfico os termos * versus tempo
3-16L
Reações de ordem 03-31L
para
Equação Empírica, ordem n
3-29L
para n<>1
Tempo de meia-vida
3-33L
Reações paralelas irreversíveis
3-37L
3-38L
REAÇÕES REVERSÍVEIS
Reações reversíveis de 1º ordem
Equação acima é 3-54L
II
Formulário de Cálculo de Reatores
Reações reversíveis de 2ª ordem
3-56L
y=a+bxPara as reações:
Reações com Catalisador
3-39L
Reações Irreversíveis em série
3-49L
Para CR(t=0)=0 ver figura 3-12
Reações autocatalíticas
Concentração inicial total; Relação 1 A: 1 C
3-42L
3-43L
Relações entre constantes
(para ordem n)
Método diferencial → página 52 Levenspiel
Reator de volume variável
3-69L
a bx
ou
As equações acima são 3-72L
Equação da taxa
Reações de ordem 0
3-76L
Reações de ordem 1
3-79L
plota-se –ln(1-XA) versus t; a inclinação é k
Reações de ordem 2
3-82Lplota-se o termo * versus tempo
III
Formulário de Cálculo de Reatores
em relação a A
Sistemas em escoamento
3-44F
3-45F
3-46F
Reações com mudança de fase
3-47F
PROJETO DE REATORES
que é escrita na forma do balanço molar global:
1-3F
ou
1-11F
1-4F
REATORES DESCONTÍNUOS
Equações de projeto 5-3L
ou
5-4F
5-5L
Equação de projeto
REATORES CONTÍNUOS
CSTR
1-6F
(tempo espacial, [min], e velocidade espacial, [min-1])
IV
Formulário de Cálculo de Reatores
5-11L
ou
Equação de projeto
PFR[Não há variação de r no subvolume ΔV(cte)]
(sem acúmulo)
1-10F
ou
5-17L
5-19L
para plotar XA ou CA por -1/rA.
Equações de projeto
Tempo de residência médio
P/PFR
8.2.13H
8.2.14H
8.2.15H
8.2.16H
8.2.17H
P/CSTR:
8.3.8H
REATORES SEMI-CONTÍNUOS
4-52F
4-54F
Para um sistema de massa específica constante
4-56F
Balanço molar para A em um sistema com ρ cte.4-55F
4-58F
Balanço molar para B em um sistema com ρ cte.
Balanço molar para C.Deduzida à partir de 4-52F
Em termos de número de moles
e
4-59F
4-60F
Equações de velocidade adimensionais
para reações de primeira ordem.
para reações de segunda ordem.
para reações de ordem n.
V
Formulário de Cálculo de Reatores
Reatores de mistura em paralelo
6-5L
onde i é o iésimo reator.
Equação 6-6bL
Reatores de tipos diferentes em série
, ,
Reatores com reciclo
Razão de Reciclo
υf é a vazão volumétrica de saída do reator.
Reações paralelas
9.9.9H
9.1.11H
Onde Y é o rendimento global e y é o rendimento instantâneo
(seletividade)
BALANÇO DE ENERGIA
Capacidades Caloríficas
(8-26F)
Calor adicionado ao reator
(8-35F)
Aplicação do B.E. a um CSTR
(8-40F)
(10.3.6H) Onde Q=Calor total+Calor convectivo
onde Q = Calor convectivo + Calor total
Aplicação do B.E. a um Reator Tubular
(8-43)
Reator adiabático
PFR adiabático
PFR adiabático
Reator descontínuo, bem misturado ideal
(4-128S)
VI
Formulário de Cálculo de Reatores
(10.115H)
(9-17F)
(9-16F)
(10.2-14H)
Transferência de calor com a vizinhança
(7-13)
O índice c refere-se ao fluido para troca térmica
Operação isotérmica: Meio misturado
(7-20)
(7-21)Ou
Operação isotérmica: Tubos paralelos
(7-18)
Operação isotérmica: Serpentinas de resfriamento
(7-24)
(7-26)
(7-27) ou (8-64 Fogler)
Condições de operação estável
(10.6.1 H)
(10.6-6H)
(10.6.7H)
Q s
Qc
(vazão mássica do fluido refrigerante)
(10.6-8H)
Constantes dos gases ideais (R):
8,3144 1,927
VII