Engenharia das Reações Químicas I
Avaliação 1 (5,0 Pontos)
Nome: fósica Oianeffer Rodrigues RA: 2098814
OBSERVACÕES:
a) Leia as questões atentamente, a interpretação é parte integrante da avaliação.
b) A avaliação é individual sem consulta e a resposta final deve ser realizada a caneta.
c) Proibido utilizar relógio e celular, apenas calculadora científica.
d) É necessário apresentar o desenvolvimento dos cálculos e as considerações adotadas.
  1. (1,0 Pontos) (Adaptado de SANEPAR 2024): 0 volume, em litros, de um reator PFR necessário para reduzir a concentração de saída para 5 % da concentração de entrada quando a vazão volumétrica for 25 litros/min e a velocidade especifica, k, for 0,125 min^-1, é igual a? OBS: Deduzir a equação de projeto.

Passo 1

Ok, vamos lá! A gente tem um problema de Engenharia das Reações Químicas onde precisamos descobrir qual o volume de um reator PFR (Reator de Fluxo em Plug) necessário para reduzir a concentração de uma substância na saída para 5% da concentração de entrada. A vazão volumétrica é de 25 litros por minuto e a velocidade específica, que chamaremos de $ k $, é igual a $ 0,125 , min^{-1} $. Para resolver isso, vamos precisar usar a equação de projeto para um reator PFR e entender como a concentração muda dentro do reator.

Passo 2

Primeiro, vamos entender a equação de projeto para um reator PFR. A equação geral é:
V = integralC0^C q-rA , dCA
Aqui, $ V $ é o volume do reator, $ q $ é a vazão volumétrica, $ r_A $ é a taxa de reação, $ C_0 $ é a concentração inicial e $ C $ é a concentração final.

Passo 3

Assumindo que temos uma reação de primeira ordem, a taxa de reação $ r_A $ pode ser expressa como:
rA
Substituindo isso na equação de projeto, ficamos com:
rA = k cdot CA

Passo 4

Agora, vamos resolver essa integral. Integrando de $ C_0 $ a $ C $:
C0

Passo 5

Sabemos que a concentração final $ C $ é 5% da concentração inicial $ C_0 $, ou seja:
C
Substituindo isso na equação:
C0

Passo 6

Agora, vamos calcular os valores. Sabendo que $ q = 25 , litros/min $ e $ k = 0,125 , min^{-1} $:
q = 25 , litros/min

Resposta

O volume necessário do reator PFR é aproximadamente 600 litros.

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