Enfriamiento en Chaquetas

7/24/2019 Enfriamiento en Chaquetas

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Ingeniera de Reactores 91 M.A. Romero 2003

Transferencia de Calor en Reactores

La transferencia de calor en reactores se relaciona con el trmino UA(Tm T). El coeficiente

global de transferencia de calor U incluye los coeficientes individuales del lado del medio de

transferencia de calor (externo, ho) y del lado de la mezcla reactiva (interno, hi). Existen

correlaciones para determinar los coeficientes individuales para ambos lados. En el caso de hi,para tanques agitados se propone:

24.0

w

b

33.065.02

Ii

k

CpND73.0

k

Dh

=

Y es vlido para la configuracin estndar de agitador de turbina de seis aspas planas como se

ilustra en la figura:

Algunos comentarios generales de utilidad son:

Los agitadores de turbina producen hs aproximadamente 30% ms altos que otrostipos de agitador

El valor de h en un tanque sin deflectores es del orden del 65% del de un tanque conserpentn

Se obtiene mejor transferencia de calor si el impulsor est ms cerca del centro del

tanque que del fondo Los deflectores mejoran el valor de h en tanques agitados para Re mayores de 1,000 En la regin turbulenta, la potencia de agitacin es proporcional a N3y h a N2/3. Por lo

tanto la relacin de h para agitadores con impulsores mltiples es proporcional a la

razn de potencias a la 0.22


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El valor de hose debe calcular de forma diferente si se trata de un serpentn o de una chaqueta de

transferencia de calor. En ambos casos se utiliza la correlacin general de Sieder y Tate paratransferencia de calor en tubos, pero utilizando dimetros equivalentes tanto para hocomo para

P. Existen tres tipos de chaquetas para transferencia de calor en tanques agitados:

Chaqueta convencional Chaqueta de medios tubos Chaqueta tipo dimple


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Chaqueta Convencional:


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Chaqueta de Medios Tubos o Medias Caas:


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Chaqueta tipo Dimple:

Las tablas de correlaciones para tanques agitados y para chaquetas fueron tomadas de H. F. Rase,

Chemical Reactor Design for Process Plants vol. 1, J. Wiley (1972).


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Determinacin del volumen mnimo de un CSTR

La reaccin C B se lleva a cabo en un CSTR. La reaccin en ambas direcciones es de primer

orden. Las constantes k1y k2puede expresarse como :

k1= A1exp [ -E1/RT ]k2= A2exp [ -E2/RT ]

Determinar el volumen mnimo que se requerir para obtener una conversin xc. La

alimentacin consiste de Cpuro a un flujo volumtrico v0.

SOLUCION:

Para obtener el volumen mnimo se deriva V con respecto a T y se iguala a cero:

=

=

C2C1 xk)x1(kTT

V [ ]

[ ] 0xk)x1(k

xk)x1(kT

2

C2C1

C2C1

=

[ ] 0xk)x1(k C2C1 =

Que es equivalente a obtener la velocidad de reaccin mxima. Continuando con la derivacin:

Tx

k)x1( C

1C

=

donde: 11

RT/E

11 A

RT

E

T

eA

T

k 1=

=

22

C

RT/E

11 A

RT

ExeA

RT

E)( 1 =

11

22

C

RT/E

RT/E

AE

AE

)x1(e

e2

1

=

Definiendo B1= xC/(1 xC) y B2= E2A2/E1A1:

)BBln(EE 2112 =

Ajustando la definicin de B1es posible encontrar T ptima para otras reacciones:

2C B A + C B

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