7.Um reator contínuo de tanque agitado é usado para produzir um composto
em fase líquida pela reação
.Alimentação entra no reator à vazão V́
,a concentração do reagente na alimentação é
e a densidade desta corrente é
.O volume do conteúdo do tanque é V (L).O vaso pode ser considerado perfeitamente misturado tal que a densidade e a concentração de A no tanque são iguais a da corrente de saída.Para esse processo a velocidade de consumo de A é dada por k.CA(gmol/L.s). Escreva um balanço diferencial para a massa total e para A(gmols).
Passo 1
Estamos lidando com um reator contínuo de tanque agitado (CSTR) de volume constante
(L), alimentado à vazão volumétrica
(L/s) com densidade
(g/L) e concentração do reagente A igual a
(gmol/L). No interior do tanque a densidade é
(g/L) e a concentração de A é
(gmol/L), iguais às do escoamento de saída. A reação
consome A com taxa volumétrica
(gmol/
). Vamos formular dois balanços diferenciais (acumulação
entrada – saída
geração): um para a massa total e outro para o reagente A (em gmol).
Passo 2
Balanço diferencial de massa total no tanque.
Entrada de massa: .
Saída de massa: .
Não há geração nem consumo de massa pela reação. Logo,
Entrada de massa:
Saída de massa:
Não há geração nem consumo de massa pela reação. Logo,
Como
é constante, podemos escrever também
Passo 3
Balanço diferencial de A (em gmol) no tanque.
Quantidade de A no tanque: .
Entrada de A: .
Saída de A: .
Consumo por reação: .
Logo,
Quantidade de A no tanque:
Entrada de A:
Saída de A:
Consumo por reação:
Logo,
Com
constante, obtemos ainda
Resposta
Balanços diferenciais finais: