O tempo espacial necessário para que um CSTR alcance a conversão de 80% é de 5 h. Determine (se possível) o volume do reator requerido para processar
. Qual é a velocidade espacial desse sistema?
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício sobre reatores químicos, especificamente um CSTR (Reator Contínuo de Batelada). O enunciado nos diz que o tempo espacial necessário para alcançar uma conversão de 80% é de 5 horas. Precisamos descobrir o volume do reator necessário para processar uma taxa de fluxo de
e também determinar a velocidade espacial desse sistema. Para isso, vamos usar conceitos de tempo espacial e velocidade espacial em reatores contínuos.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é o tempo espacial (
). Ele representa o tempo que o reagente passa dentro do reator e é dado pela relação:
Onde:
-
é o volume do reator. -
é a taxa volumétrica de fluxo.
Aqui,
é 5 horas e
é
. Mas precisamos que as unidades estejam consistentes, então vamos converter 5 horas para minutos:
Passo 3
Agora, podemos rearranjar a fórmula do tempo espacial para encontrar o volume do reator:
Substituindo os valores:
Então, o volume do reator necessário é de
.
Passo 4
A velocidade espacial (
) é o inverso do tempo espacial e nos dá uma ideia de quanto fluxo passa pelo reator por unidade de tempo espacial. A fórmula é:
Usando
:
Resposta
O volume do reator necessário é de
e a velocidade espacial desse sistema é aproximadamente
.