Questões - fluxo de calor e massa em reatores químicos - Fenômenos de Transporte

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Questões sobre fluxo de calor e massa em reatores químicos - Fenômenos de Transporte
1. O fluxo de calor e massa é um dos principais fatores que afeta o desempenho de um reator químico. Explique como o fluxo de calor impacta a taxa de reação em um reator. Quais são as consequências de um controle inadequado da temperatura no interior do reator, e como isso pode afetar a conversão e o rendimento do processo?
2. Assinale a alternativa correta sobre o fluxo de calor em reatores químicos:
a) O fluxo de calor é irrelevante em reatores onde a reação é exotérmica, pois o calor gerado pela reação compensa a transferência de calor necessária.
b) O controle da temperatura em um reator é importante apenas em reações endotérmicas.
c) O fluxo de calor pode ser controlado por meios como trocadores de calor e sistemas de resfriamento, a fim de manter a temperatura ideal para a reação.
d) O fluxo de calor não é importante no design de reatores contínuos, pois o tempo de residência do fluido é curto.
3. Em um reator químico onde ocorre uma reação endotérmica, como o calor é fornecido ao sistema? Explique o impacto da transferência de calor no desempenho do reator. Quais técnicas podem ser aplicadas para garantir que a temperatura seja mantida dentro de uma faixa ideal para maximizar a taxa de reação?
4. O fluxo de massa também desempenha um papel fundamental no desempenho de reatores químicos. Explique como o fluxo de massa influencia a taxa de reação, com ênfase em sistemas de reatores de leito fixo e reatores de leito fluido. Quais são as diferenças entre esses sistemas em relação ao fluxo de massa e à eficiência da reação?
5. Assinale a alternativa correta sobre o fluxo de massa em reatores:
a) O fluxo de massa em reatores de leito fixo é determinado pela difusão do reagente até as partículas do catalisador.
b) Em reatores de leito fluido, o fluxo de massa é mais eficiente do que em leitos fixos, devido ao movimento do fluido que melhora a renovação de reagentes.
c) O fluxo de massa não afeta a conversão em reatores, pois é independente da concentração dos reagentes.
d) Em reatores contínuos, o fluxo de massa é uniforme em todas as regiões do reator, sem variações nas concentrações dos reagentes.
6. Como o fenômeno de transferência de calor e massa afeta a escolha do tipo de reator em um processo industrial? Explique a diferença entre reatores de tanque agitado e reatores de fluxo pistão em termos de transferência de calor e massa. Quais são as vantagens e desvantagens de cada tipo em processos de alta conversão?
7. O comportamento de fluxo em um reator pode ser descrito por modelos como o modelo de fluxo pistão e o modelo de tanque agitado. Explique como esses modelos são utilizados para estimar a distribuição de temperatura e concentração dentro do reator. Como o modelo escolhido afeta o design e a operação do reator?
8. O design de um reator de troca térmica, como um reator tubular, envolve o controle do fluxo de calor e massa. Como a geometria do reator (como diâmetro e comprimento) influencia o desempenho do processo? Explique como o fluxo de calor e massa pode ser otimizado para aumentar a eficiência do reator e minimizar perdas energéticas.