Espera-se que o engenheiro químico seja capaz de, para um determinado processo, escolher entre as várias possíveis configurações de reatores, a fim de otimizar a produção de um componente. A simulação é uma ferramenta que pode assisti-lo nessa decisão, mas que requer um profundo conhecimento dos fenômenos de transferência de quantidade de movimento, calor e massa que ocorrem nestes equipamentos. A respeito da modelagem e do comportamento de reatores, avalie as seguintes afirmações.
I. Em certas situações, o termo de acúmulo pode ser desprezado no reator tipo batelada.
II. Um conjunto de reatores de mistura perfeita (CSTR) em série pode ser aproximado, para efeitos de modelagem, a um reator tubular ideal.
III. Em um reator tubular com leito empacotado, esperam-se taxas de transferência de calor elevadas na região próxima ao empacotamento.
IV. Em um reator do tipo leito fluidizado, a vazão de minima de fluidização resulta de um balanço entre o empuxo exercido pelo fluido, a força de arraste e a força peso das partículas do leito.
É correto o que se afirma em:
(A) I, apenas.
(B) II, apenas.
© I e IV, apenas.
(D) II, III e IV, apenas.
(E) I, II, III e IV.
I. Em certas situações, o termo de acúmulo pode ser desprezado no reator tipo batelada.
II. Um conjunto de reatores de mistura perfeita (CSTR) em série pode ser aproximado, para efeitos de modelagem, a um reator tubular ideal.
III. Em um reator tubular com leito empacotado, esperam-se taxas de transferência de calor elevadas na região próxima ao empacotamento.
IV. Em um reator do tipo leito fluidizado, a vazão de minima de fluidização resulta de um balanço entre o empuxo exercido pelo fluido, a força de arraste e a força peso das partículas do leito.
É correto o que se afirma em:
(A) I, apenas.
(B) II, apenas.
© I e IV, apenas.
(D) II, III e IV, apenas.
(E) I, II, III e IV.
Passo 1
Beleza, vamos lá! Temos uma questão sobre modelagem e comportamento de reatores químicos. Precisamos analisar quatro afirmações para ver quais estão corretas. Para isso, vamos lembrar de conceitos básicos sobre tipos de reatores, transferência de calor, massa e outras características importantes desses equipamentos.
Passo 2
Afirmação I: Em certas situações, o termo de acúmulo pode ser desprezado no reator tipo batelada.
Isso quer dizer que, em reatores batelada, às vezes a variação da quantidade de substância no tempo (acúmulo) pode ser ignorada. Geralmente, isso é válido quando o processo alcança um estado estacionário rápido ou quando as reações são muito rápidas comparadas ao tempo de operação. Então, essa afirmação está correta.
Passo 3
Afirmação II: Um conjunto de reatores de mistura perfeita (CSTR) em série pode ser aproximado, para efeitos de modelagem, a um reator tubular ideal.
Reatores CSTR (Continuous Stirred-Tank Reactor) são considerados de mistura completa, enquanto reatores tubulares ideais consideram fluxos de plug. Em série, múltiplos CSTRs podem se aproximar a um reator tubular em termos de conversão, mas na prática eles têm comportamentos diferentes, especialmente em termos de distribuição de concentração e perfil de taxa de reação. Portanto, essa afirmação está incorreta.
Passo 4
Afirmação III: Em um reator tubular com leito empacotado, esperam-se taxas de transferência de calor elevadas na região próxima ao empacotamento.
No reator tubular com leito empacotado, o empacotamento aumenta a área de superfície para transferência de calor e massa, melhorando a eficiência nas regiões próximas ao empacotamento. Isso sim promove taxas de transferência de calor mais elevadas nessas áreas. Portanto, essa afirmação está correta.
Passo 5
Afirmação IV: Em um reator do tipo leito fluidizado, a vazão mínima de fluidização resulta de um balanço entre o empuxo exercido pelo fluido, a força de arraste e a força peso das partículas do leito.
No leito fluidizado, a vazão mínima necessária para fluidizar as partículas é determinada pelo equilíbrio entre as forças ascendentes do fluido e as forças descendentes (peso das partículas). Ou seja, é um balanço entre empuxo, arraste e peso das partículas. Assim, essa afirmação está correta.
Resposta
A resposta correta é © I e IV, apenas.
Exercícios relacionados
Para cada afirmativa a seguir determine se é verdadeira ou falsa.
q) A transferência de calor por radiação é afetada pela cor do objeto.
q) A transferência de calor por radiação é afetada pela cor do objeto.
Uma caixa térmica tem parede composta por uma camada de 32 mm de
80 mm de poliestireno expandido
) e outra camada de 50 mm de PVC . A caixa contem uma mistura de água, gelo, álcool, e sal no seu interior. A temperatura dentro da caixa é de
e a temperatura exterior é a ambiente a
. O coeficiente convectivo dentro da caixa é
, já no exterior é de
. Determine a troca de calor por unidade de área.
Para cada afirmativa a seguir determine se é verdadeira ou falsa.
t) A condutividade térmica de um material é independente da sua geometria.
t) A condutividade térmica de um material é independente da sua geometria.
Para cada afirmativa a seguir determine se é verdadeira ou falsa.
y) Ao colocar água para ferver o uso de um misturador aumenta a troca de calor.
y) Ao colocar água para ferver o uso de um misturador aumenta a troca de calor.