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Catégorie :Category: nCreator TI-Nspire
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Visibilité Visibility: Archive publique
Shortlink : https://tipla.net/a4765369
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Description
Fichier Nspire généré sur TI-Planet.org.
Compatible OS 3.0 et ultérieurs.
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Problema 1 Seja uma reação de primeira ordem sem dilatação com fator de frequência de 10 13 s -1 e uma energia de ativação de 30 kcal/mol. a) A reação é levada a efeito num RPA com um tempo de passagem de 100 s. A que temperatura se observará uma conversão de 50%? Calcule como varia a conversão para uma variação de mais ou menos 10 °C em torno da temperatura encontrada. b) Repita os cálculos para o caso de um RP. Problema 2 Seja a reação exotérmica e reversível em fase líquida de 1ª ordem em ambos os sentidos. A===B k1 k2 A alimentação é feita com A puro (c AE = 1 mol/L), a uma temperatura de 60ºC. Calcule o tempo de passagem necessário para converter 50% de A num RP onde se faz uma progressão ótima de temperatura. Problema 3 Considere a reação reversível em fase líquida A===B k1 k2 a ser conduzida num reator fechado com Vo = 1400 L, CAo = 1 mol/L e To = 350 K. a) Se o reator funcionar adiabaticamente, qual a conversão máxima possível? Outros dados: Constante cinética da reação direta: k 1,350 = 9.35 min -1 Energia de ativação da reação direta: E a1 = 12 kcal/mol Constante de equilíbrio: K 350 = 20 Calor de reação: H R = - 25 kcal/mol Capacidade calorífica da mistura reagente e do inerte: 800 cal/kg/K Massa volúmica da mistura reagente e do inerte: 0.8 kg/L Constante dos gases perfeitos: R = 1.987 cal/mol/K b) Se o reator passar a operar como semi-fechado, sendo a sua temperatura mantida em 350 K por adição de um fluido inerte a 298 K, qual o caudal de inerte que deve ser usado (em função do tempo)? Problema 4 Uma solução de anidrido acético contendo 0.22 mol/L é hidrolisada num RPA de forma a que a concentração no efluente seja 0.04 mol/L. O caudal de alimentação é de 50 L/min e o reator tem um volume de 750 L. A reação é de 1ª ordem com uma constante de velocidade dada por 5X = 0.158 5R^ 18.55 10980/ 5E5G 5Z5V5[ 1 (T em K; R em cal/mol/K). O calor de reação pode ser considerado constante e igual a -50 000 cal/mol. A solução tem uma massa específica de 1.05 g/cm 3 e uma capacidade calorífica de 0.7 cal/g/K. Supondo que a área externa do reator disponível para transferência de calor é 5.0 m 2 a temperatura ambiente é 25 °C e o coeficiente de transferência de calor é 0.5 cal/cm 2 /hr/°C, determine: a) A temperatura de operação do reator . b) A temperatura da alimentação de forma a que seja desnecessário instalar uma serpentina de arrefecimento para maior remoção de calor . c) A Represente o calor gerado no reator, 5D 5T = 5S 5G . Problema 5 A reação em fase gasosa A ö 2B vai ser levada a efeito num RP . A alimentação é constituída de 300 lbmol/hr de A e 300 lbmol/hr de inertes. A temperatura da alimentação é de 27 °C e a pressão é de 10 atm. Determine a temperatura de saída e o volume do reator necessários para se atingir uma conversão de 80%, sabendo que o reator opera adiabaticamente. Problema 6 Considere a reação A ö B com k 300 = 0.5 min -1 e DH = - 20 kcal/mol a ser conduzida num reator com V = 10 L, c Ao = 2 mol/L e T o = 300 K. A que velocidade deve ser removido calor de forma a que o reator funciona isotermicamente a 300 K, com conversão de 90%, no caso de: a) O reator ser um RF? b) O reator ser um RPA? c) O reator ser um RP? Problema 7 A reação reversível seguinte, de 1 a ordem nos dois sentidos, é levada a cabo num RPA: k 1 A === B k 2 Quando se opera a 300 K, o volume necessário para converter 60% de uma alimentação de A puro (c AE = 20 mol/L) à temperatura TE = 300 K é de 100 L. a) Qual deverá ser o volume do RPA necessário para a mesma alimentação (caudal, concentração de A e temperatura) e conversão de reagente se se operar a 400 K? b) Quanto calor deve ser fornecido ou retirado ao reator em cada uma das duas situações? Problema 8 Considere a operação dum reator fechado com a reação exotérmica k A ----- B de ordem zero, em fase líquida. Um líquido de arrefecimento inerte, C, à temperatura T C , é adicionado à mistura reagente de modo a controlar a temperatura T do reator . A temperatura T é mantida constante à custa da variação do caudal do líquido C, Q C , de arrefecimento. Sabendo que no instante inicial o reator contém 1.5 m 3 de A puro, com concentração c Ao = 8 mol/L, calcular o caudal de C, Q C : a) 15 min após o início da reação. b) 30 min após o início da reação. Problema 9 Pretende produzir-se o composto B pela reação de isomerização elementar reversível, em fase líquida, A === B . Para uma alimentação de 160 kmol/hr de uma mistura com 90% de A e 10% de inertes (c AE = 10 kmol/m 3 ), à temperatura de 330 K, calcule o volume do reator necessário para se atingir a conversão de 70%: a) Num RPA adiabático. b) Num reator pistão adiabático. Dados: k (reação direta, 360 K) = 30 h -1 K eq (330 K) = 3 c p,A = c p,B = 140 J/mol K E a (reação direta) = 65 kJ/mol DH r = - 7 kJ/mol de A c p,inerte = 160 J/mol K Problema 10 A reação A ----- B , com r = k c A , é conduzida num RPA adiabático com as
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Problema 1 Seja uma reação de primeira ordem sem dilatação com fator de frequência de 10 13 s -1 e uma energia de ativação de 30 kcal/mol. a) A reação é levada a efeito num RPA com um tempo de passagem de 100 s. A que temperatura se observará uma conversão de 50%? Calcule como varia a conversão para uma variação de mais ou menos 10 °C em torno da temperatura encontrada. b) Repita os cálculos para o caso de um RP. Problema 2 Seja a reação exotérmica e reversível em fase líquida de 1ª ordem em ambos os sentidos. A===B k1 k2 A alimentação é feita com A puro (c AE = 1 mol/L), a uma temperatura de 60ºC. Calcule o tempo de passagem necessário para converter 50% de A num RP onde se faz uma progressão ótima de temperatura. Problema 3 Considere a reação reversível em fase líquida A===B k1 k2 a ser conduzida num reator fechado com Vo = 1400 L, CAo = 1 mol/L e To = 350 K. a) Se o reator funcionar adiabaticamente, qual a conversão máxima possível? Outros dados: Constante cinética da reação direta: k 1,350 = 9.35 min -1 Energia de ativação da reação direta: E a1 = 12 kcal/mol Constante de equilíbrio: K 350 = 20 Calor de reação: H R = - 25 kcal/mol Capacidade calorífica da mistura reagente e do inerte: 800 cal/kg/K Massa volúmica da mistura reagente e do inerte: 0.8 kg/L Constante dos gases perfeitos: R = 1.987 cal/mol/K b) Se o reator passar a operar como semi-fechado, sendo a sua temperatura mantida em 350 K por adição de um fluido inerte a 298 K, qual o caudal de inerte que deve ser usado (em função do tempo)? Problema 4 Uma solução de anidrido acético contendo 0.22 mol/L é hidrolisada num RPA de forma a que a concentração no efluente seja 0.04 mol/L. O caudal de alimentação é de 50 L/min e o reator tem um volume de 750 L. A reação é de 1ª ordem com uma constante de velocidade dada por 5X = 0.158 5R^ 18.55 10980/ 5E5G 5Z5V5[ 1 (T em K; R em cal/mol/K). O calor de reação pode ser considerado constante e igual a -50 000 cal/mol. A solução tem uma massa específica de 1.05 g/cm 3 e uma capacidade calorífica de 0.7 cal/g/K. Supondo que a área externa do reator disponível para transferência de calor é 5.0 m 2 a temperatura ambiente é 25 °C e o coeficiente de transferência de calor é 0.5 cal/cm 2 /hr/°C, determine: a) A temperatura de operação do reator . b) A temperatura da alimentação de forma a que seja desnecessário instalar uma serpentina de arrefecimento para maior remoção de calor . c) A Represente o calor gerado no reator, 5D 5T = 5S 5G . Problema 5 A reação em fase gasosa A ö 2B vai ser levada a efeito num RP . A alimentação é constituída de 300 lbmol/hr de A e 300 lbmol/hr de inertes. A temperatura da alimentação é de 27 °C e a pressão é de 10 atm. Determine a temperatura de saída e o volume do reator necessários para se atingir uma conversão de 80%, sabendo que o reator opera adiabaticamente. Problema 6 Considere a reação A ö B com k 300 = 0.5 min -1 e DH = - 20 kcal/mol a ser conduzida num reator com V = 10 L, c Ao = 2 mol/L e T o = 300 K. A que velocidade deve ser removido calor de forma a que o reator funciona isotermicamente a 300 K, com conversão de 90%, no caso de: a) O reator ser um RF? b) O reator ser um RPA? c) O reator ser um RP? Problema 7 A reação reversível seguinte, de 1 a ordem nos dois sentidos, é levada a cabo num RPA: k 1 A === B k 2 Quando se opera a 300 K, o volume necessário para converter 60% de uma alimentação de A puro (c AE = 20 mol/L) à temperatura TE = 300 K é de 100 L. a) Qual deverá ser o volume do RPA necessário para a mesma alimentação (caudal, concentração de A e temperatura) e conversão de reagente se se operar a 400 K? b) Quanto calor deve ser fornecido ou retirado ao reator em cada uma das duas situações? Problema 8 Considere a operação dum reator fechado com a reação exotérmica k A ----- B de ordem zero, em fase líquida. Um líquido de arrefecimento inerte, C, à temperatura T C , é adicionado à mistura reagente de modo a controlar a temperatura T do reator . A temperatura T é mantida constante à custa da variação do caudal do líquido C, Q C , de arrefecimento. Sabendo que no instante inicial o reator contém 1.5 m 3 de A puro, com concentração c Ao = 8 mol/L, calcular o caudal de C, Q C : a) 15 min após o início da reação. b) 30 min após o início da reação. Problema 9 Pretende produzir-se o composto B pela reação de isomerização elementar reversível, em fase líquida, A === B . Para uma alimentação de 160 kmol/hr de uma mistura com 90% de A e 10% de inertes (c AE = 10 kmol/m 3 ), à temperatura de 330 K, calcule o volume do reator necessário para se atingir a conversão de 70%: a) Num RPA adiabático. b) Num reator pistão adiabático. Dados: k (reação direta, 360 K) = 30 h -1 K eq (330 K) = 3 c p,A = c p,B = 140 J/mol K E a (reação direta) = 65 kJ/mol DH r = - 7 kJ/mol de A c p,inerte = 160 J/mol K Problema 10 A reação A ----- B , com r = k c A , é conduzida num RPA adiabático com as
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