Reactor flujo piston en MATLAB - Octave - Craqueo termico
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El documento presenta una sesión de un curso sobre el uso de Octave/Matlab para ingenieros químicos, enfocándose en la resolución de problemas relacionados con reactores de flujo pistón (RFP). Se abordan tres problemas: la reacción en fase gas sobre un catalizador, el craqueo de acetona y el craqueo térmico de hidrocarburos, cada uno con su respectivo enunciado, ecuaciones y soluciones. Además, se incluye información sobre los parámetros operativos y diseños específicos de los reactores utilizados en las simulaciones.
Reactor flujo piston en MATLAB - Octave - Craqueo termico
- 1. Curso de Introducción a Octave/Matlab para Ingenieros Químicos Computer-aided Chemical Engineering www.cacheme.org
- 2. Sesión 3 – Reactor de flujo pistón (RFP) Computer-aided solutions for Chemical Engineering www.cacheme.org
- 3. cacheme.org Objetivos de la sesión Resolución de problemas de RFP • Problema 1 – Reacción en fase gas sobre catalizador de óxido de aluminio • Problema 2 – Craqueo de acetona • Problema 3 – Craqueo térmico de hidrocarburos
- 4. cacheme.org Problema 1: Enunciado Pista: Combinar BMs en RFP y ecuaciones cinéticas
- 5. cacheme.org Problema 1: BM y Ec. Cinética R j r α BM en RFP Ec. Cinética R dn j i ij r r α r k C C A B r k C C A B 2 2 r k C C B C 3 2 r k C C A C 1 1 2 3 3 2 1 1 n V Q C Matriz A B C D E F α NH O NO H O N NO ij 3 2 2 2 2 r 4 5 4 6 0 0 0 3 1 0 2 1 r 2 3 2 r 0 1 2 0 0 2 3 r 4 0 6 6 5 0 4 dn S n dn j j A 0 S A G E j G r dV Sistema de ecuaciones diferenciales ... A B F 1 1 1 ... A B F 2 2 2 | | | 6 6 6 4 6 dn dn A B F r 1 2 3 4 1 4 1 4 ... , ,..., r r r A B F x x x dV dV dn dV Entonces: o V vo sum n sum n Q Q dV r E n j j j i 1 i ij dV i 1
- 6. cacheme.org Problema 1: Script y Solución
- 7. cacheme.org Problema 1: Script y Solución
- 8. cacheme.org Problema 2: Enunciado Ao A BM y ec. cinética n R T X jo o A A Ao A r n α ΔH jo j A dV dT A n α n Cp ΔCp X dX A o A k X P dX 1 1 BE
- 9. cacheme.org Problema 2: Script y Solución
- 10. cacheme.org Problema 2: Script y Solución SOLUCIÓN: Vreactor = 1,5 L Treactor = 944 K
- 11. cacheme.org Problema 3: Enunciado • Craqueo térmico del etano. • Tubos horizontales en el interior de un horno de llama. • Quemadores a ambos lados de los tubos. • Se considera la variación de presión a lo largo del reactor. • Sistema ODE, 8 compuestos, T y P
- 12. cacheme.org Problema 3: Enunciado El craqueo térmico del etano se realiza en tubos de gran longitud dispuestos horizontalmente en el interior de un horno de llama con quemadores a ambos lados de los tubos. Considere que para nuestro caso de estudio se disponen de dos tubos que recorren el horno paralelamente. La longitud del tubo es de 100 m y el diámetro interno de 0.108 m. El alimento consiste en 68.68 kg/(m2∙s) de una mezcla gaseosa con un 98.2% molar de etano, 1% de C2H4 y 0.8% de C3H6. La presión de entrada es de 2.93 bar y la temperatura de entrada de 680ºC. El flujo de calor por unidad de área aportado al reactor es de 80 kJ/(m2∙s). a) Estudiar la evolución de la temperatura y de la concentración y el rendimiento (expresados como kg de compuesto / 100 kg de etano) de cada componente a lo largo del reactor. b) Repetir el apartado anterior considerando ahora el efecto de la variación de presión a lo largo del reactor. Suponer que la viscosidad del gas es constante e igual a 10‐5 Pa∙s, y que el factor de fricción se puede calcular como: f = 0.046Re-0.2 , donde Re es el nº de Reynolds.
- 13. cacheme.org Problema 3: Enunciado
- 14. cacheme.org Problema 3: BM, BE y BEM
- 15. cacheme.org Problema 3: BM, BE y BEM
- 16. cacheme.org Problema 3: Script y Solución
- 17. cacheme.org Problema 3: Script y Solución
- 18. Curso de Introducción a Octave/Matlab para Ingenieros Químicos Computer-aided Chemical Engineering www.cacheme.org
- 19. CAChemE CAChemEorg CAChemE mail info@cacheme.org www.cacheme.org
Notas del editor
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