CONSIDERAÇÕES DO TRABALHO MECÂNICO NAS EQUAÇÕES DE BALANÇO EM REATORES PRF e CSTR

Abstract

RESUMO -Considerando as equações de balanços de massa, energia e entropia, e a difusão de massa em um reator PFR e seu equivalente trabalho mecânico realizado pelo sistema de agitação em um CSTR, o objetivo principal desse artigo consiste no desenvolvimento da taxa de produção de entropia para ambos os reatores visando otimizar o rendimento do sistema reativo em análise. A relação entre a contribuição difusiva do PFR e o trabalho de agitação do CSTR tem sido evidenciada, explicitando a energia adicional típica transferida para a massa reativa no reator CSTR. A partir dessas considerações, pode-se determinar a equação que governa a taxa de produção de entropia, os perfis de concentração e temperatura os reatores e um comparativo entre ambos. Os resultados indicam um significativo aumento na taxa de conversão no PFR e CSTR, e a necessidade da inclusão do trabalho de agitação nas equações de balanços no CSTR, fornecendo uma melhor compreensão dos mecanismos para otimização.Palavras-chaves: reator PFR e CSTR, análise dimensional, minimização entrópica 1. INTRODUÇÃO O desempenho de um sistema reativo que opere da forma mais segura e eficiente tem sido a chave para o sucesso ou fracasso de uma planta química (Fogler,2002), ou seja uma relação significativa do custo/benefício. Para tais projetos, utiliza-se comumente a abordagem clássica de análise e otimização aplicadas a processos químicos fundamentada nos balanços de massa e energia.No entanto, o método da minimização de geração de entropia diretaaplicada a sistemas reativos (Manziet al,2009) e não reativos tem sido proposto como uma estratégia mais simplificada etem gerado melhores resultados se comprados com a metodologia clássica (Gomes et al,2013).Tal metodologia utiliza a segunda lei da termodinâmica para a determinação das condições ótimas global para um processo químico, especialmente quando considera-se a capacidade de rendimento ou a economia de energia (Manzi et al. 2009).Inicialmente a metodologia foi empregada em um reator tipo CSTR para uma reação de primeira ordem, irreversível e exotérmica. Os resultados obtidos mostram que, para condições específicas de operação, a taxa de mínima geração de entropia pode ser alcançada, Área temática: Simulação, Otimização e Controle de Processos 1