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Diapo 2 1. Como hemos visto con anterioridad en las unidades de aprendizaje de Reactores homogéneos y heterogéneos, los CSTR tienen una aplicación generalizada en la industria y tienen muchas características de otros tipos de reactores. Los modelos CSTR tienden a ser más simples que los modelos para otros tipos de reactores continuos, como los reactores tubulares y los reactores de lecho empacado (esto se refiere a que en los PFR y PBR sus ecuaciones de diseño contienen una integral, en cambio la del CSTR es una ecuación aritmética solamente). En consecuencia, un modelo CSTR proporciona una manera conveniente de ilustrar los principios de modelado para reactores químicos. 2. donde r es la velocidad de reacción de A por unidad de volumen, k es la constante de velocidad de reacción (con unidades de tiempo recíproco) y CA es la concentración molar de la especie A. Diapo 5 Nuestro desarrollo inicial del modelo CSTR se basa en tres suposiciones: 1. El CSTR está perfectamente mezclado. 2. Las densidades de masa de la alimentación y las corrientes de productos son iguales y constantes. 3. El volumen de líquido V en el reactor se mantiene constante por una línea de desbordamiento, como lo vimos en el diagrama anterior. Diapo 9 A continuación, consideramos un balance de energía en estado inestable para el CSTR. Pero primero hacemos cinco suposiciones adicionales a las expuestas anteriormente: 4. Las capacidades caloríficas del refrigerante y la pared del serpentín de enfriamiento son despreciables en comparación con la capacidad calorífica del líquido en el tanque. 5. Todo el refrigerante está a una temperatura uniforme, Tc. (Es decir, se ignora el aumento de la temperatura del refrigerante cuando el refrigerante pasa a través de la bobina). Diapo 11 8. Se puede ignorar el trabajo del eje y las pérdidas de calor al ambiente. 2. La siguiente forma del balance de energía CSTR es conveniente para el análisis y se puede derivar de las ecuaciones. 2-62 y 2-63 y de los supuestos anteriores: 3. Esta ecuación deriva de la ecuación (2-36), presentada anteriormente por otros compañeros. donde ∆HR es el calor de reacción por mol de A que reacciona. w es el flujo másico C es la capacidad calorífica a una presión constante (C se supone que es constante). 4. En resumen, el modelo dinámico del CSTR consiste en las ecuaciones 2-62 a 2-64, 2-66, 2-67 y 2-68. Este modelo no es lineal como resultado de los muchos términos del producto y la dependencia exponencial de la temperatura de k en la ecuación 2-63. En consecuencia, debe resolverse mediante técnicas de integración numérica

EJEMPLO 2.5 1. Para ilustrar cómo el CSTR puede exhibir un comportamiento dinámico no lineal, simulamos el efecto de un cambio de paso en la temperatura del refrigerante Tc en las direcciones positiva y negativa. 2. ODE – Ordinary diferential ecuations