Se os reatores tubulares calculados na letra b fossem operados em paralelo com a metade da vazão de alimentação indo para cada um, a conversão total atingida seria menor, maior ou igual a obtida na letra b. Justifique a sua resposta.
Passo 1
Beleza, vamos entender o que está sendo perguntado aqui. A questão fala sobre reatores tubulares operando em paralelo, onde metade da vazão de alimentação vai para cada reator. Estamos comparando a conversão total dessa configuração com a conversão obtida na letra b (que provavelmente envolve uma configuração diferente, talvez em série ou um único reator). Para resolver isso, vamos precisar entender como a conversão química se comporta em reatores operados em paralelo e usar conceitos de cinética química.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que a conversão (
) em um reator depende da reação química que está ocorrendo e das condições operacionais, como vazão e volume do reator. Quando temos dois reatores em paralelo, cada um recebe metade da vazão total. Isso significa que cada reator tem um tempo de residência menor, já que a vazão está dividida.
Passo 3
Vamos considerar uma reação de primeira ordem para simplificar. A conversão em um reator de primeira ordem é dada por:
onde
é a constante de velocidade da reação e
é o tempo de residência (que depende da vazão e do volume do reator).
Passo 4
Quando operamos dois reatores em paralelo com metade da vazão em cada, o tempo de residência em cada reator é menor. Se cada reator tem um tempo de residência
, a conversão em cada um será:
A conversão total é dada pela média das conversões dos dois reatores:
Comparando isso com a conversão de um único reator com tempo de residência
:
Sabemos que
, então:
Ou seja,
.
Passo 5
Portanto, ao operar dois reatores em paralelo com metade da vazão em cada, a conversão total será menor do que a conversão obtida em um único reator com a vazão total.
Resposta
A conversão total será menor quando os reatores forem operados em paralelo com metade da vazão em cada um, em comparação com a configuração original da letra b.