logo
  • userLoginStatus

Welcome

Our website is made possible by displaying online advertisements to our visitors.
Please disable your ad blocker to continue.

Current View

Chemical Engineering - Chemical Reaction Engineering and Applied Chemical Kinetics

Notes on non-isothermal reactors

Divided by topic

096116 Chemical Reaction Engineering Summary of governing equations for ideal reactors in non-isothermal conditions Reference reaction ������������+������������ ������������ ������������↔������������ ������������ ������������+������������ ������������ ������������ 1. The mean heat capacity difference ������������ ������������������������� is defined as: ������������������������ ������������� =������������� ������������ ������������ ������������=1������������������������� ������������ In particular, for the reference reaction, the mean heat capacity difference ������������������������ ������������,������������� per mole of A is: ������������ ������������������������,������������� =������������ ������������ ������������������������� ������������+������������ ������������ ������������������������� ������������−������������ ������������ ������������������������� ������������−������������ ������������� ������������ 2. The initial heat capacity ������������̃������������������������������������ is defined as: ������������̃������������������������������������ = ������������� ������������������������������������ ������������ ������������=1 ������������������������� ������������ In particular, for the reference reaction: ������������̃ ������������ ,������������ ������������������������ = ������������ ������������� ������������+������������ ������������������������������������������������������������� ������������+ ������������ ������������������������������������������������������������� ������������+ ������������ ������������������������������������������������������������� ������������ 3. The heat of reaction at temperature ������������ is: ∆������������ � ������������( ������������) =������������� ������������ ������������ ������������=1�������������������������( ������������) In particular, for the reference reaction, the heat of reaction at temperature ������������ per mole of A is: 1 ∆������������ � ������������ ,������������ ( ������������) =������������ ������������ �������������������������( ������������) +������������ ������������ �������������������������( ������������) −������������ ������������ �������������������������( ������������) −������������� ������������( ������������) When there are no phase changes, the heat of reaction at temperature ������������ is related to the heat of reaction at standard reference temperature ������������ ������������������������������������ ∆������������ � ������������( ������������) =������������� ������������ ������������ ������������=1������������������������������������������������������������� + �������������� ������������ ������������ ������������=1������������������������� ������������������������ , the temperature-conversion relationship is: ������������=−∫ ������������̃ ������������������������������������������������ ������������������������� ������������������������ ������������ ������������ ������������������������������������ In particular, if we assume both ������������̃ ������������������������������������ and ������������������������ ������������� independent of temperature (i.e. both constant): ������������=−������������ ̃ ������������������������������������( ������������−������������ ������������������������) ∆������������ � ������������������������������������������������ + ������������ ������������������������� ������������� −������������ ������������������������������������ � or, in terms of temperature, ������������=− ������������∆������������ � ������������������������������������������������ + ������������̃ ������������������������������������������������������������������������ + ������������������������������������ ������������� ������������ ������������������������������������ ������������̃������������������������������������ + ������������������������ ������������������������� 5. The energy balance on a PFR/PBR : ������������������������ ������������������������ =������������ ̇ ������������+ ������������������������( ������������ ������������������������������������ −������������) ∑������������̇ ������������ ������������ ������������ =1������������������������� ������������ where ������������̇ ������������ is the reaction heat, ������������̇ ������������= -∑ ������������̇ ������������ ������������ ������������ =1�������������������������( ������������) . In particular, for the reference reaction: 2 ������������������������ ������������������������ =������������ ̇ ������������+ ������������������������( ������������ ������������������������������������ −������������) ������������̇ ������������0� ������������̃ ������������������������������������ + ������������∆������������ ������������� � where the reaction heat is given by: ������������̇ ������������= ∆������������ � ������������( ������������) ������������̇ ������������ 6. The energy balance for a steady-state CSTR with heat effects (neglecting changes in potential energy, kinetic energy, and viscous dissipation) is: ������������������������������������ ������������������������� � where ������������̇ is the external work done on the CSTR and ������������̇ is the heat added to the CSTR: ������������̇ =������������̇ ������������������������������������ ������������������������� ������������������������������������ � 1 −������������ −������������������������ ������������̇������������ ������������������������ ������������������������������������������������������������� �������������� ������������������������������������������������������������ − ������������ ������������������������������������ � In case of very effective thermal exchange, the heat added to the CSTR is: ������������̇ =������������������������ �������������