Enunciados, 10 MB - IqTMA-UVa - Universidad de Valladolid

1997-Jun-No:5 [Solución] [Tema 6] [Índice]
(a) Sobre la pared de un reactor tubular catalítico
heterogéneo, cuya geometría corresponde a una rendija
plana, tiene lugar la reacción, fuertemente endotérmica,
A
A → 2B, ∆H>>0. Admitiendo régimen estacionario y
x
propiedades físicas constantes, simplificar las
ecuaciones que se proponen a continuación, aplicadas
z
en una zona próxima a la pared, donde el régimen sea
claramente laminar. La reacción transcurre en fase gas,
y la velocidad media del fluido a la entrada es de 0.1 m/s. El tubo está aislado térmicamente y sus dimensiones
son 1/2" x 1 m. Simplifique la siguiente ecuación comentando brevemente en el recuadro cada término.
(Respuesta: +3)
ˆ DT
( . ⎛ ∂p
⎞
v
) ( .
ρC =− ∇q −T⎜
⎟ ∇v) −(
τ ∇
Dt
⎝∂T
⎠Vˆ
[1] [2] [3] [4]
: v)
[1]
[2]
[3]
[4]
(b) Complete la siguiente tabla (Respuesta +0.4/-0.2)
+ / - / 0 T x A x B + / - / 0 A B A+B
D/Dt
∂/∂t
∂/∂x
∂/∂z
N x
*
J x
N z
*
J z
(c) Simplifique la siguiente ecuación, indicando en el
recuadro una lista numerada de las razones por las que se
simplifican los términos. Anotar bajo cada término, en la
ecuación, el número correspondiente, encuadrando al final
los términos que no se anulen (Respuesta +4).
ˆ ⎛∂T ∂T ∂T ∂T
⎞ ⎡∂q
∂q
x y ∂qz
⎤
ρ Cv ⎜ + vx + vy + vz
⎟ = − ⎢ + + ⎥
⎝ ∂t ∂x ∂y ∂z ⎠ ⎣ ∂x ∂y ∂z
⎦
⎛ ∂p
⎞ ⎛∂v ∂v
x y ∂v v
z
⎞ ⎧ ∂v
∂
x
y ∂vz
⎫
− T ⎜ ⎟ ⎜ + + ⎟− ⎨τxx + τyy + τzz
⎬
⎝∂T ⎠ρ
⎝ ∂x ∂y ∂z ⎠ ⎩ ∂x ∂y ∂z
⎭
⎧⎪
⎛∂v ∂v
x y ⎞ ⎛∂v v
x ∂vz
⎞ ⎛∂
y ∂v
⎞⎫
z ⎪
− ⎨τxy ⎜ + ⎟+ τxz ⎜ + ⎟+ τyz
⎜ + ⎟⎬
⎪⎩
⎝ ∂y ∂x ⎠ ⎝ ∂z ∂x ⎠ ⎝ ∂z ∂y
⎠⎪⎭
Fenómenos de Transporte
Depto. Ingeniería Química. Universidad de Valladolid