Modelagem e Simulação de Processos Químicos - Avaliação

UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA MODELAGEM E SIMULAÇÃO DE PROCESSOS QUÍMICOS PROFESSORA CAMILA S GONÇALVES Instruções A entrega da avaliação deverá ser até às 2359h do dia 16042023 As fotos com a resolução da questão 01 devem estar legíveis A modelagem deve ser apresentada de forma completa Somente a resposta final não será aceita As questões 02 e 03 devem ser respondidas neste documento As questões que apresentarem evidências de cópias serão anuladas Questão 01 Para produzir um composto químico C através da reação elementar A 2B 3C são utilizados um conjunto de reatores com a seguinte disposição u m PFR em paralelo com um CSTR e este em série com um reator de mistura semi contínuo No PRF ocorre a reação elementar A 2 B O composto B depois de produzido é estocado em um reservatório para posteriormente entrar como segunda corrente n o CSTR O conteúdo da saída deste reator é adicionad o no reator de mistura que opera de modo semicontínuo e não isotérmico onde o aquecimento é feito por uma camisa a Faça um desenho esquemático do problema denominando as correntes de entradas e saídas e identificando as espécies químicas em cada corrente 05 b Represente o s perfi s de concentração d as espécies A e B e assuma as hipóteses necessárias para o desenvolvimento do modelo 1 25 c Represente os perfis de concentração dos reagentes e produto no CSTR e assuma as hipóteses necessárias para o desenvolvimento do modelo 15 d Represente as etapas transientes no reator semicontínuo e assuma as hipóteses necessárias para o desenvolvimento dos modelos 15 e Obtenha uma equação que represente a temperatura no interior do reator semicontínuo em estado estacionário 1 25 Questão 0 2 Assinale verdadeiro V ou falso F para as afirmativas abaixo 30 a F O s modelo s gerado s na questão 01 c são modelo s microscópico cuja s equaç ões são EDO s b F O modelo gerado na questão 01e irá depender da equação da taxa da reação c V Uma consideração cabível à questão 0 1e é que a temperatura no interior do reator se mantém constante ao longo do tempo d V Uma consideração pertinente à questão 0 1c é assumir volume constante e V O perfil de temperatura na questão 0 1d irá depender da temperatura da camisa do reator f F Os modelos gerados na quest ão 01 são exemplos de modelos teóricos e a parâmetro concentrado g V A unidade de todos os termos do modelo da questão 0 1 b é mol LS considerando o SI h V O modelo gerado na questão 01 b diz que a concentração do reagente diminui à medida que aumenta o comprimento do reator no decorrer do tempo i F O s modelo s gerado s na questão 01 c apresenta m grau de liberdade menor que zero j V Uma consideração pertinente à questão 01 c é que o reator é adiabático Questão 0 3 Considerando os balanços de massa e energia no reator modelado na letra 01d diga quais são as variáveis de processo envolvidas e as relações de causa e feito evidentes nos balanços de massa e energia 10 No balanço de massa podese observar que o volume está variando com o tempo e que o fluxo é diretamente proporcional a variação de volume com o tempo Ou seja se aumentarmos o fluxo tenderemos a um maior volume variando com o tempo Já no balanço de energia a temperatura está variando com o tempo Para este balanço teremos algumas relações fluxo é inversamente proporcional a variação de temperatura com o tempo volume é inversamente proporcional a variação de temperatura com o tempo temperatura da camisa é diretamente proporcional a variação de temperatura com o tempo coeficiente global de troca térmica é diretamente proporcional a variação de temperatura com o tempo