Reactor de flujo piston con MATLAB Octave
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Este documento presenta dos problemas relacionados con la modelización de reactores químicos usando MATLAB-Octave. El primer problema involucra la hidrólisis de sacarosa en glucosa y fructosa usando dos reactores en serie. El segundo problema presenta las ecuaciones generales para modelizar un reactor de flujo continuo (RFP) o un reactor de mezcla completa (RCTA). Se pide calcular las longitudes de los reactores y los perfiles de concentración y temperatura para el primer problema.
![cacheme.org Problema 1: Solución
LR1 = 1,588 m
[Glucosa] = 1,5 M
LR2 = 0,837 m
[Glucosa] = 1 M](https://image.slidesharecdn.com/dia6octaveupm-131212081738-phpapp02/85/Reactor-de-flujo-piston-con-MATLAB-Octave-12-320.jpg)
Reactor de flujo piston con MATLAB Octave
- 1. Iniciación al diseño de reactores con MATLAB - Octave Computer-aided Chemical Engineering www.cacheme.org RFP ( Sacarosa) 3/12/2013
- 2. Sesión 4 – Combinación de RFPs / RCTA Computer-aided Chemical Engineering www.cacheme.org RFP ( Sacarosa) 3/12/2013
- 3. cacheme.org Objetivos de la sesión • Resolución problema de sucesión de RFP • Problema 1: Hidrólisis de sacarosa en glucosa y fructosa • Resolución problema de RCTA • Problema 2 PyConES 24/11/2013 3
- 4. cacheme.org Problema 1: Enunciado • Se quiere llevar a cabo siguiente reacción en fase líquida: • La reacción es de primer orden respecto a la sacarosa y de orden cero respecto al agua. • De los resultados experimentales se dedujo que la constante de velocidad vale 0.0193 s-1 a 50 ºC y una energía de activación de 125.3 kJ/mol. • Junto con la reacción anterior se produce simultáneamente la formación de otro tipo de hexosas no deseadas, siguiendo una cinética análoga a la de la reacción anterior: • La constante de velocidad de esta segunda reacción sigue la ley ln 푘 = −5.64 − 220 푇 con 푘 en s-1 y 푇 en K. PyConES 24/11/2013 4 퐸푘1(푇) = 푘푒− 푎 푆 + 퐴 → 퐺 + 퐹 0푅푇 2퐼 푟1 = 푘1(푇) 퐶푠푎푐푎푟표푠푎 푟2 = 푘2 푇 퐶푠푎푐푎푟표푠푎 푘2(푇) = exp(−5.64 − 220 푇 )
- 5. PyConES 24/11/2013 5 cacheme.org Problema 1: Enunciado • El caudal de entrada de alimento es 400 L/min a 50ºC de una disolución • Las concentraciones de entrada son 2 M de sacarosa, que contiene también glucosa a 0.1 M y el resto de agua (suponer que la densidad de la corriente es igual a la del agua) • Se desea obtener dos productos con diferente concentración de glucosa (1.5 y 1.0 M), por lo que se piensa en dos reactores de flujo pistón conectados en serie cuya sección es 0.1 m2. Para acelerar la reacción, a continuación de donde se extrae el primer producto se alimenta la mitad de la corriente del alimento inicial, tal y como se muestra en la figura siguiente:
- 6. PyConES 24/11/2013 6 cacheme.org Problema 1: Enunciado • Los reactores están enfriados con agua de refrigeración a una temperatura de 30ºC, siendo el coeficiente global de intercambio de calor U igual a 1.0 kJ/(s·m2·K). Entre ambos reactores existe un intercambiador de calor, de manera que la temperatura de la corriente de entrada al segundo reactor es igual a la de la corriente de alimentación del primer reactor (50ºC). Se pide: • Calcular las longitudes necesarias de ambos reactores (L1 y L2) para conseguir las especificaciones deseadas a la salida de cada reactor. • Dibujar los perfiles de concentración y de temperatura en ambos reactores.
- 7. cacheme.org • Datos PyConES 24/11/2013 7 Problema 1: Enunciado
- 8. cacheme.org Problema 1: BM y BE Donde L es la variable de longitud del reactor y A es el área perpendicular del reactor.
- 9. Problema 1: BM y BE cacheme.org
- 10. cacheme.org Problema 1: Script Archivo principal
- 11. cacheme.org Problema 1: Script Archivo de función del primer RFP 퐸푎 푅푇 푘1(푇) = 푘0푒− 푘2(푇) = exp(−5.64 − 푟1 = 푘1(푇) 퐶푠푎푐푎푟표푠푎 푟2 = 푘2 푇 퐶푠푎푐푎푟표푠푎 220 푇 ) Reactor 1 (BM1 y BE1) Reactor 2(BM2 y BE2)
- 12. cacheme.org Problema 1: Solución LR1 = 1,588 m [Glucosa] = 1,5 M LR2 = 0,837 m [Glucosa] = 1 M
- 13. cacheme.org Problema 2: Enunciado
- 14. Problema 2: BM y BE cacheme.org C C j a j a j r , lim , lim ij i dC dt UA T T Q C Cp T T V H T r C T , lim lim , W v j a j a i i j 1 1 S j j j S j R i V C Cp dT dt 1 Balance de Materia Balance de Energía
- 15. 24/11/2013 PyConES 15 @CAChemEorg CAChemEorg CAChemE mail info@cacheme.org www.cacheme.org