Determinar a queda de pressão no reator catalítico em leito fixo sabendo-se que opera isotermicamente a
e que a pressão na descarga é de
; A vazão mássica do gás (propriedades do
),
;
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão pede para determinarmos a queda de pressão em um reator catalítico de leito fixo que está operando de forma isotérmica a
. A pressão na descarga é de
e a vazão mássica do gás (
) é de
. Para resolver isso, vamos usar conceitos de mecânica dos fluidos, especificamente a equação de Ergun, que é perfeita para calcular a queda de pressão em leitos fixos.
Passo 2
Primeiro, vamos listar os dados que temos:
- Temperatura (
): - Pressão na descarga (
): - Vazão mássica (
): - Propriedades do
: Precisamos das propriedades físicas do nitrogênio a , como viscosidade ( ) e densidade ( ).
Passo 3
Vamos converter a vazão mássica para unidades mais convenientes, como kg/s:
Agora, precisamos encontrar a densidade e a viscosidade do nitrogênio a
. Usando tabelas ou equações de estado, encontramos:
- Densidade (
): Aproximadamente - Viscosidade (
): Aproximadamente
Passo 4
Vamos usar a equação de Ergun para calcular a queda de pressão (
):
Onde:
-
é a porosidade do leito -
é a velocidade superficial do gás -
é o diâmetro das partículas do catalisador -
é o comprimento do leito
Como o problema não nos fornece
,
ou
, vamos supor valores típicos:
- Porosidade (
): 0,4 - Diâmetro das partículas (
): - Comprimento do leito (
):
Primeiro, calculamos a área da seção transversal (
) se necessário, mas vamos assumir uma área de
para seguir com os cálculos.
A velocidade superficial (
) é dada por:
Passo 5
Agora, substituímos todos os valores na equação de Ergun:
Calculando cada termo:
Primeiro termo:
Segundo termo:
Somando os dois termos:
Resposta
A queda de pressão no reator catalítico é de aproximadamente
.