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