8/16/2019 Translate JM Smith 371-375

1/5

Perhitungan perbedaan suhu eksternal

Ketika suatu reaktor bed  tetap beroperasi pada steady state, sejumlah energi

dengan panas yang sama dilepaskan oleh reaksi dari pelet katalis harus

ditransfer ke cairan yang bereaksi. Pada bagian 10-2 persyaratan ini digunakan

untuk menghubungkan konsentrasi dan suhu perbedaan antara pelet dan zatyang bereaksi. i sini kita ingin mengembangkan metode untuk memprediksi

besarnya perbedaan suhu dari karakteristik reaksi. Panas !"#$ yang dilepaskan

oleh reaksi !per unit massa katalis$ ditunjukkan oleh persamaan !10-2$ dikalikan

dengan -%&. ari persamaan 'rrhenius(

Persamaan " dan "# dalam keadaan steady state menentukan )s-)b dalam hal

%&, parameter tingkat ' dan * untuk reaksi, h, dan konsentrasi !+s$ permukaan

tidak diketahui. Persyaratan baha "# " menunjukkan tentang kondisi operasi

yang stabil. asalahnya adalah sangat mirip dengan situasi stabilitas di reaktor

tangki berpengaduk, yang dibahas dalam bagian /-. Kami menganggap

masalah ini dan ealuasi )-)b untuk dua kasus( diabaikan dan hambatan

eksternal-difusi terbatas.

Resistance Difusi Diabaikan dengan pembatasan +# dalam persamaan !10-

2$ menjadi +34. Kemudian menyamakan "# dan " menetapkan )s-)b dalam

hal reaksi panas -%&, ', *, dan h. Persamaan yang dihasilkan tidak dapat

diselesaikan secara analitis untuk )s-)b. 4amun, titik potong kura untuk " dan

"# diplot terhadap )s-)b akan memberikan solusi. enurut persamaan !10-2$,

"# akan menjadi kura eksponensial di 5, seperti yang ditunjukkan pada

gambar 10- untuk reaksi eksotermis. Persamaan !10-2/$ adalah linear di 5. 6ni

merupakan perpotongan "# yang ditunjukkan dengan kura "1 atau "2, atau

bisa juga di baah "#, seperti yang ditunjukkan oleh kura "7, tergantung pada

besarnya h dan lokasi "#.

8/16/2019 Translate JM Smith 371-375

2/5

Kura pada 8ambar 10- aalnya diusulkan oleh 9rank-Kamenetskii dan berguna

untuk menggambarkan daerah di mana beberapa nilai dari )s yang

memungkinkan.

 :ika posisi relatif seperti yang dijelaskan oleh kura "# dan "1, operasi yang

stabil terjadi pada titik '1. :ika laju perpindahan panas dari padat ke cairankurang, sehingga sistem diberikan oleh "# dan "2, bisa ada dua suhu untuk

operasi yang stabil, yang diberikan oleh '2 dan 32. ;ilayah antara '2 dan 32

tidak stabil karena kehilangan panas lebih besar dari panas reaksi. Kondisi aal

di atas 32 akan tidak stabil, tanpa suhu stabilisasi, karena "#< "2. emikian

pula, "# dan sistem "7 biasanya tidak stabil, karena "# lebih besar dari "7

pada setiap nilai )s-)b.

+ara instruktif untuk mengukur efek resistensi eksternal pada tingkat adalah

dengan rasio = global, atau yang sebenarnya, tingkat diealuasi pada kondisi

fluida massal. >ntuk kasus eksotermis dipertimbangkan dalam gambar 10-, =

diberikan oleh tingkat rasio pada katalis-pelet dan suhu massal(

uhu dilaporkan dalam contoh 10-1 diukur dengan termokopel menarik di pelet

katalis. alam penyelidikan laboratorium biasa hanya temperatur ?uida !)b$

diukur. Kesalahan diperkenalkan oleh asumsi )s )b dianggap dalam contohberikut.

8/16/2019 Translate JM Smith 371-375

3/5

contoh 10-2. isalkan hanya suhu cairan telah diukur dalam masalah contoh 10-

1. 'pa kesalahan akan telah diperkenalkan oleh asumsi ini menjadi sama dengan

suhu katalis@ Panas reaksi untuk

Peningkatan 1/0+ suhu pada permukaan pelet katalis meningkatkan tingkat

70A. engealuasi tingkat di )b akan memperkenalkan kesalahan dari 70A,

dengan asumsi baha resistensi difusi diabaikan. +ontoh 10-1 menunjukkan

baha difusi eksternal penting, sehingga kesalahan 70A hanya memberikan

efek suhu. pengobatan gabungan difusi dan perpindahan panas untuk masalah

ini diberikan dalam contoh 10-7.

Perbedaan suhu juga bisa diperoleh dari perbedaan konsentrasi !dihitung dalam

contoh 10-1$ dengan menggunakan keseimbangan energi persamaan 10-17.

engan demikian, dari persamaan 10-1, dengan demikian dari persamaan !10-1$

8/16/2019 Translate JM Smith 371-375

4/5

3erikut perbedaan suhu eksternal adalah begitu penting karena tingkat relatif 

rendah. >ntuk kedua tingkat konersi hasil berlaku untuk titik operasi yang stabil

sesuai dengan '2 pada 8ambar 10-.

&ingga ifusi #esistance. alam hal ini +s B +b, sehingga +s harus digunakan

dalam persamaan !2C10$. &anya untuk reaksi orde pertama dapat +s

dinyatakan hanya dalam hal +b. >ntuk menggambarkan prosedur untuk

mengealuasi )s-)b kita akan menggunakan kinetika orde pertama, dengan

kesadaran baha hal itu tidak diperlukan bila resistensi difusi tidak penting

persamaan !10-/$ dapat ditulis

uhu permukaan untuk operasi tunak ditentukan oleh solusi persamaan !10-2/$

dan !10-2D$ untuk kondisi "# ". ekali lagi itu adalah yang paling mudah

untuk merencanakan " dan "#, mencatat persimpangan dari dua kura. Kurauntuk "# cenderung untuk meratakan sebagai peningkatan )s-)b ke nilai yang

tinggi, karena 1 C km jangka di penyebut persamaan !10-2D$ menjadi dominan. -

berbentuk kura ini ditunjukkan pada 8ambar 10-/. Posisi relatif dari kura "#

dan " diilustrasikan dengan menggambar beberapa baris untuk ". >ntuk set "1-

"# titik operasi yang stabil adalah pada '1. :ika suhu aal adalah di kedua sisi

titik ini, pelet akan dingin atau panas sampai '1, tercapai. >ntuk set "#-"2 aal

nilai )s baah titik '2 akan meningkat menjadi '2, dan )s aal nilai-nilai di atas

32 akan jatuh ke 32. Persimpangan +2 adalah, dalam teori, kondisi stabil lagi.

4amun, pseudo-stabil, karena gangguan kecil di baah suhu kekuatan +2 ke '2,

sedangkan penyimpangan sedikit di atas kekuatan suhu ke 32. alamprakteknya, seluruh ilayah antara '2 dan 32 tidak stabil. >ntuk "#-"7 operasi

8/16/2019 Translate JM Smith 371-375

5/5

yang stabil hanya terjadi pada nilai tinggi )s-)b sesuai dengan 37. 3erikut kura

"# hampir datar dan ditentukan oleh istilah difusi 1 C km dalam persamaan

!2DC10$. 9rank-Kamenetski disebut daerah ini rezim difusi-dikendalikan. >ntuk

mengatur "#-" biasanya tidak ada kaasan yang stabil, karena transfer panas

dari pelet ini biasanya kurang dari panas reaksi. aerah besar !)s-)b$ C )b sering

ditemui untuk pembakaran, karena -%& untuk sistem tersebut adalah tinggi.

4amun, hidrogenasi dan reaksi lainnya dapat menunjukkan kedua reaksi dan

rezim difusi pada kondisi operasi layak.