Determinar a queda de pressão no reator catalítico em leito fixo sabendo-se que opera isotermicamente a 550^circ C e que a pressão na descarga é de 1,5 atm; A vazão mássica do gás (propriedades do N2 ), 200 kg / h;

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:
dotm = 200 , kg3600 , s approx 0,0556 , 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 ( De):
v = dotmrho A = 0,05560,9 times 0,1 approx 0,617 , m/s
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:
De
Calculando cada termo:
Primeiro termo:
150 times 0,36 times 2 times 10^-5 times 0,6170,000025 times 0,064 approx 0,267 , atm
Segundo termo:
1,75 times 0,6 times 0,9 times 0,38070,005 times 0,064 approx 59,332 , atm
Somando os dois termos:
De

Resposta

A queda de pressão no reator catalítico é de aproximadamente .

Exercícios relacionados