Reactores Perfeitamente Agitados

Reactores Perfeitamente Agitados - CSTR em estado estacionário
Reactores Perfeitamente Agitados – CSTR, semi-descontínuo e descontínuo em regime transiente

Reactores Perfeitamente Agitados - CSTR em estado estacionário

O utilizador pode simular o reactor contínuo perfeitamente agitado (CSTR) em estado estacionário. Assim, face a um determinado conjunto de parâmetros, é possível conhecer as condições operatórias do processo, podendo o utilizador variar todos os parâmetros e verificar de que modo o sistema é afectado. Com este tipo de simulação, o utilizador pode encontrar as condições iniciais para a simulação do mesmo reactor em estado transiente.

Dos balanços mássicos (global e parcial ao reagente A) e energético a um CSTR, onde se processa uma reacção irreversível de primeira ordem (r=kC_A), em estado estacionário, resultam as seguintes equações de projecto:

O significado destes parâmetros pode ser encontrado na notação. Neste caso, está a considerar-se que as variáveis de estado são C_A, T e h, e que o caudal de saída do sistema é proporcional à altura de líquido no reactor (Q=Kh). O coeficiente K é dado pelo inverso da resistência da válvula que controla o caudal de saída do reactor. Note-se que a linearidade do caudal de saída com a altura de líquido é tanto mais válida, quanto mais as condições de escoamento do fluido à saída do reactor forem laminares. A resolução do sistema de equações não lineares permite obter os valores de concentração, C_A,  temperatura, T, e nível, h, para o estado estacionário, que são apresentados ao utilizador como outputs da simulação. É também um output desta simulação o tempo de passagem no reactor.

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Reactores Perfeitamente Agitados – CSTR, semi-descontínuo e descontínuo em regime transiente 

O utilizador pode simular o regime transiente do reactor contínuo perfeitamente agitado (CSTR), descontínuo e semi-descontínuo, no qual se processa uma reacção irreversível de primeira ordem, do tipo A→B, cuja velocidade de reacção é dada por:

Dos balanços mássicos (global e parcial ao reagente) e energético a esse reactor, em estado transiente, resultam as seguintes equações de projecto:

O significado destes parâmetros pode ser encontrado na notação. Por resolução do sistema de equações diferenciais ordinárias apresentado acima, podem obter-se os perfis de concentração, temperatura e nível ao longo do tempo, que são apresentados ao utilizador como output da simulação. Caso se simule um CSTR, pode também ser determinado o tempo de passagem no sistema. Como exemplo, na Fig.1 indicam-se os perfis que podem ser obtidos para um CSTR em regime transiente, relativamente à concentração, temperatura e nível da mistura reaccional no interior do reactor, ao longo do tempo. Neste caso não se observa qualquer variação de nível porque o caudal de entrada não sofreu perturbação.

Figura 1 – Comportamento do CSTR em regime transiente: (a) concentração do reagente; (b)- temperatura; (c)-  nível da mistura reaccional no interior do reactor ao longo do tempo.

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Notação

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