Ingeniería de las reacciones químicas

Transcripción

1 Ingnría d las raccons químcas

2 Ingnría d las raccons químcas. Un componnt dfund a través d un tubo, con ntrada por uno solo d sus xtrmos. Dntro dl tubo hay un componnt j. El componnt, raccona sgún k 0,5 (mol/l mn) a la tmpratura d la xprnca. r k ; sndo: Exst solo flujo dfusvo n stado staconaro con D j m y C mol mn o. l a) Calcular cual dbría sr la longtud mínma dl tubo para qu la salda dl msmo s haya agotado totalmnt l componnt. b) Cuál dbría sr la concntracón d a la salda s l tubo tuvs una longtud d,5 m? c) Grafcar C f(z). Rta: a) m; b) 0,065 mol/l.. Un componnt dfund n stado staconaro a través d un componnt soport j n un tubo abrto por ambos lados y con salda cntral, s solo xst flujo dfusvo con raccón químca: + j b y r kc. Hallar una xprsón para C f (z) y asumr qu l cntro dl tubo zl. S conoc C o j 3. A través d la aprtura accdntal d una válvula s ha drramado agua sobr l sulo d una planta ndustral n un ára rmota, d dfícl accso. S dsa calcular l tmpo rqurdo para qu l agua s vapor haca la atmósfra crculant d ar n rposo. La capa d agua tn un spsor d 0,0 cm y 900 cm d ára, y pud suponrs qu prmanc a una tmpratura constant d 97 K. El ar tambén s ncuntra a 97 K y a una atmósfra d prsón con una humdad absoluta d 0,003 (mol agua/mol ar sco). S supon qu la vaporacón tn lugar por dfusón molcular a través d una plícula d ar d 0,5 cm d spsor. Datos: D AB 0,59 cm /s; ρ HO g/cm 3 ; Humdad d saturacón 0,0304 mols agua/mol d ar sco. Rta:,77 hs. 4. Una pza sobrsaturada d hrro dulc, cuya concntracón ncal s d 0,0% P/P d carbono, s xpon a una atmósfra carburant durant una hora. En las condcons dl procso, la concntracón suprfcal dl carbono s 0,70%. S D *0 m s ( carbono n acro). Dtrmnar la composcón dl carbono a 0,0 cm; j 0,0 cm y 0,04 cm dbajo d la suprfc. Procso n stado no staconaro y sn raccón químca. Rta: 0,55%, 0.43%, 0.7%

3 Ingnría d las raccons químcas 5. Un camón cstrna s vulca drramando hrbcda sobr un campo. S la dfusvdad d la masa dl fludo n la trra s d x 0-8 m /s y l fludo prmanc sobr l trrno 800 sgundos ants d vaporars al ar, dtrmnar la profunddad a la qu s probabl qu s dstruya la vda anmal y vgtal, s una concntracón d 0,% n pso, s capaz d dstrur toda forma d vda. Rta:,97 cm. 6. Dos tanqus d muy grands dmnsons, llnos con dstntas mzclas d Argón y Nón a 93ºK y atm s conctan mdant un tubo d 5 cm d dámtro ntror y 6 cm d longtud. S la composcón molar d Argón n uno d los tanqus s d 80 % y n l otro s dl 5%, y la dfusvdad d Argón n Nón s d D AB 0,39 cm / s, consdrando qu l nstant cro s abr la válvula ndcada n la fgura. a) Dbujar l prfl d concntracons d Ar a lo largo dl tubo qu los un cuando s ha alcanzado l EE, consdrando qu la transfrnca s ralza sólo por dfusón y qu la 5% Ar 80%Ar concntracón prmanc constant n cada tanqu. b) Obtnr C A f(z,t) y calcular C A a los cm d la válvula y a los 5 mnutos s sólo hay dfusón n stado no staconaro. Rta: a) C A -,93*Z+33 (mol/m 3 ) b).3 mol/m 3 7. Un gas A dfund dsd un punto hasta una suprfc catalítca (punto ), dond raccona nstantánamnt (muy rápda) como sgu A B. El gas B dfund d rgrso una dstanca L hasta l punto. Calcular a partr d la prmra ly d Fck N A n stado staconaro, s: D AB 0.*0 4 m s ya 0.97 P T atm L m T 98 K Z0 ZL A B Plícula stanca Y A Y A 0 Suprfc catalítca Rta: 0,835 mol s.m 3

4 Ingnría d las raccons químcas SOLUCIÓN DE LA ECUACIÓN HOMOGÉNEA DE SEGUNDO ORDEN Dscrbrmos un método gnral para rsolvr una cuacón dl tpo: d y dy a + a + a0 y( t) 0 dt dt El método consst d los sgunts casos:. Construccón d la cuacón caractrístca a p + a p + a0 dond susttumos la drvada d ordn n por p n, dond p s una varabl dsconocda. 0. Dtrmnacón d las raícs caractrístcas a ± p± a 4. a a. a qu son las solucons d la cuacón caractrístca Fnalmnt, dpndndo d cómo san las raícs obtndas hay trs casos dfrnts: p + y p son rals y dstntas. Entoncs, la solucón d la cuacón dfrncal s: y( t) ( p+ ) t + dond y son dos constants arbtraras. ( p ) t p + p p son rals guals. Entoncs, la solucón d la cuacón dfrncal s: p ± p ± q dfrncal s: dond ( t) + y. t. son compljas y conjugadas. Entoncs, la solucón d la cuacón ( cos( qt) + sn( qt) ).( Acos( + φ) ( y t). qt 4

5 Ingnría d las raccons químcas z rf (z) z rf (z) z rf (z) z rf (z) z rf (z) z rf (z) z rf (z) z rf (z) z rf (z) 0,00 0,0000 0,3 0,3389 0,6 0,694 0,9 0,8068,3 0,98,54 0,9706,85 0,99,6 0,9977,47 0,9995 0,0 0,03 0,3 0,349 0,63 0,670 0,93 0,86,4 0,905,55 0,976,86 0,995,7 0,9979,48 0,9995 0,0 0,06 0,33 0,3593 0,64 0,6346 0,94 0,863,5 0,99,56 0,976,87 0,998,8 0,9980,49 0,9996 0,03 0,0338 0,34 0,3694 0,65 0,640 0,95 0,809,6 0,95,57 0,9736,88 0,99,9 0,9980,50 0,9996 0,04 0,045 0,35 0,3794 0,66 0,6494 0,96 0,854,7 0,975,58 0,9745,89 0,995,0 0,998,5 0,9996 0,05 0,0564 0,36 0,3893 0,67 0,6566 0,97 0,899,8 0,997,59 0,9755,90 0,998, 0,998,5 0,9996 0,06 0,0676 0,37 0,399 0,68 0,6638 0,98 0,834,9 0,939,60 0,9763,9 0,993, 0,9983,53 0,9997 0,07 0,0789 0,38 0,4090 0,69 0,6708 0,99 0,8385,30 0,9340,6 0,977,9 0,9934,3 0,9984,54 0,9997 0,08 0,090 0,39 0,487 0,70 0,6778,00 0,847,3 0,936,6 0,9780,93 0,9937,4 0,9985,55 0,9997 0,09 0,03 0,40 0,484 0,7 0,6847,0 0,8468,3 0,938,63 0,9788,94 0,9939,5 0,9985,56 0,9997 0,0 0,5 0,4 0,4380 0,7 0,694,0 0,8508,33 0,9400,64 0,9796,95 0,994,6 0,9986,57 0,9997 0, 0,36 0,4 0,4475 0,73 0,698,03 0,8548,34 0,949,65 0,9804,96 0,9944,7 0,9987,58 0,9997 0, 0,348 0,43 0,4569 0,74 0,7047,04 0,8586,35 0,9438,66 0,98,97 0,9947,8 0,9987,59 0,9998 0,3 0,459 0,44 0,466 0,75 0,7,05 0,864,36 0,9456,67 0,988,98 0,9949,9 0,9988,60 0,9998 0,4 0,569 0,45 0,4755 0,76 0,775,06 0,866,37 0,9473,68 0,985,99 0,995,30 0,9989,6 0,9998 0,5 0,680 0,46 0,4847 0,77 0,738,07 0,8698,38 0,9490,69 0,983,00 0,9953,3 0,9989,6 0,9998 0,6 0,790 0,47 0,4937 0,78 0,7300,08 0,8733,39 0,9507,70 0,9838,0 0,9955,3 0,9990,63 0,9998 0,7 0,900 0,48 0,507 0,79 0,736,09 0,8768,40 0,953,7 0,9844,0 0,9957,33 0,9990,64 0,9998 0,8 0,009 0,49 0,57 0,80 0,74,0 0,880,4 0,9539,7 0,9850,03 0,9959,34 0,999,65 0,9998 0,9 0,8 0,50 0,505 0,8 0,7480, 0,8835,4 0,9554,73 0,9856,04 0,996,35 0,999,66 0,9998 0,0 0,7 0,5 0,59 0,8 0,7538, 0,8868,43 0,9569,74 0,986,05 0,9963,36 0,999,67 0,9998 0, 0,335 0,5 0,5379 0,83 0,7595,3 0,8900,44 0,9583,75 0,9867,06 0,9964,37 0,999,68 0,9998 0, 0,443 0,53 0,5465 0,84 0,765,4 0,893,45 0,9597,76 0,987,07 0,9966,38 0,999,69 0,9999 0,3 0,550 0,54 0,5549 0,85 0,7707,5 0,896,46 0,96,77 0,9877,08 0,9967,39 0,9993,70 0,9999 0,4 0,657 0,55 0,5633 0,86 0,776,6 0,899,47 0,964,78 0,988,09 0,9969,40 0,9993,7 0,9999 0,5 0,763 0,56 0,576 0,87 0,784,7 0,900,48 0,9637,79 0,9886,0 0,9970,4 0,9993,7 0,9999 0,6 0,869 0,57 0,5798 0,88 0,7867,8 0,9048,49 0,9649,80 0,989, 0,997,4 0,9994,73 0,9999 0,7 0,974 0,58 0,5879 0,89 0,798,9 0,9076,50 0,966,8 0,9895, 0,9973,43 0,9994,74 0,9999 0,8 0,3079 0,59 0,5959 0,90 0,7969,0 0,903,5 0,9673,8 0,9899,3 0,9974,44 0,9994,75 0,9999 0,9 0,383 0,60 0,6039 0,9 0,809, 0,930,5 0,9684,83 0,9903,4 0,9975,45 0,9995,76 0,9999 0,30 0,386 0,6 0,67 0,9 0,8068, 0,955,53 0,9695,84 0,9907,5 0,9976,46 0,9995,77 0,9999 5