La gran Operación no isotérmica
Enviado por mondoro • 23 de Enero de 2018 • 1.040 Palabras (5 Páginas) • 315 Visitas
...
……… (5)[pic 17]
Reemplazando datos en la ecuación (5) se obtiene:
…………… (6)[pic 18]
Además se tiene como dato:
……….. (7)[pic 19]
(7), (6) y (2) reemplazo en (3) se obtiene:
[pic 20]
Para resolver esta ecuación diferencial se realizara de forma numérica según el método de Runge-Kutta:
Primer incremento
Asumo un donde X=0 para t=0 entonces [pic 21][pic 22]
Luego:
[pic 23]
[pic 24][pic 25]
[pic 26]
[pic 27]
Luego:
[pic 28]
Segundo incremento
Asumo un donde X=0.1 para t=2.24 entonces [pic 29][pic 30]
Luego:
[pic 31]
[pic 32][pic 33]
[pic 34]
[pic 35]
Luego:
[pic 36]
Tercer incremento
Asumo un donde X=0.2 para t=4.62 entonces [pic 37][pic 38]
Luego:
[pic 39]
[pic 40][pic 41]
[pic 42]
[pic 43]
Luego:
[pic 44]
Seguimos iterando análogamente hasta el noveno incremento:
Obteniendo la siguiente tabla:
Xi
t (min)
T (K)
0
0
400
0.1
2.24
402.54
0.2
4.62
405.08
0.3
7.21
407.63
0.4
10.09
410.17
0.5
13.42
412.72
0.6
17.43
415.26
0.7
22.60
417.80
0.8
29.98
420.35
0.9
43.06
422.89
Por lo tanto el tiempo necesario para alcanzar una conversión de 90% resulta ser 43.06min a una temperatura de 422.89°K.
(a), (ii) Ahora determinado el tiempo necesario para alcanzar una conversión del 90% en una operación isotérmica a T=400°K
Solo requiero el balance de masa; entonces combinando la expresión (7) y (6) obtengo la siguiente expresión.
[pic 45]
Reemplazo datos:
[pic 46]
[pic 47]
[pic 48]
Determinando Q y Tc (en función del tiempo), si un serpentín de refrigeración se coloca en el tanque para mantener las condiciones isotérmicas requeridas en (a) parte (ii).
Se considera la ecuación de diseño del reactor por lotes operando isotérmicamente
[pic 49]
Se sabe que la velocidad de transferencia de calor de los alrededores al rector es:
[pic 50]
[pic 51]
Donde TC es la temperatura del refrigerante la cual se determina de esta forma:
[pic 52]
[pic 53]
Se tiene como dato:
[pic 54]
[pic 55]
[pic 56]
[pic 57]
[pic 58]
Para (a) la parte (i) graficando la conversión con respecto al tiempo y los perfiles de temperatura frente al tiempo.
Xi
t (min)
T (K)
0
0
400
0.1
2.24
402.54
0.2
4.62
405.08
0.3
7.21
407.63
0.4
...