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• Lisbeth Tomas

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REACTOR MULTITUBULAR: CATALIZADOR EN EL INTERIOR DE LOS TUBOS Si todos los tubos se comportan de forma idéntica, como una serie de reactores en paralelo, y se aplican las ecuaciones de continuidad y de energía a cada tubo, el número de tubos Nt se determinará como una parte del diseño, para establecer el diámetro, D, del recipiente. Para un solo tubo, la ecuación de diseño puede rescribirse:

Donde W t = W/Nt, es la masa de catalizador por tubo, y (wA,0)t =wA,0/Ni el caudal de alimento por tubo. La ecuación de diseño debe resolverse juntamente con la ecuación cinética y el balance de energía para relacionar XA y T. La ecuación del balance de energía para un tubo relleno de catalizador toma la forma:

Wt es el caudal másico de alimento que circula por tubo, y dQ es el caudal de calor que el tubo intercambia con el fluido refrigerante (a través de la pared) que puede expresarse de la forma:

At es el área de intercambio de calor por tubo. Si la ecuación (2) se rescribe, de la forma siguiente:

Teniendo en cuenta que:

Donde Wt es la masa de catalizador contenida en el tubo, la ecuación (4) queda:

Teniendo en cuenta que para un tubo cilíndrico de diámetro dt y altura dz se cumplen las relaciones siguientes:

La ecuación del balance de energía puede rescribirse, después de reordenar, como:

Las ecuaciones (1) y (9) deben solucionarse con el procedimiento numérico adecuado. Un problema típico es determinar W, Nt y Lt (longitud de los tubos), conocidos w, wA,0, (-r’A), dt, T0, (-ΔP) permisible y los restantes parámetros de las ecuaciones. Si las características de la transferencia de calor dependen de la disposición d le os tubos, este cálculo debería hacerse sobre la base de un tubo, iterando Nt. Puede emplearse el siguiente algoritmo: 1) Escoger un valor para Nt. 2) Calcular wt y (wA,0)t. 3) Calcular W t mediante las ecuaciones (1) y (9). 4) Calcular Lt = 4Wt/ρLπd2t 5) Calcular (-ΔP) y comparar con (-ΔP) permisible 6) Ajustar N en función del resultado det 5, y repetir los pasos 2 a 5 hasta que el criterio de (-ΔP) quede satisfecho. El valor de Nt, junto con dt y la disposición triangular o cuadrada de los tubos en un reactor de carcasa y tubos, determina el diámetro, D, de la carcasa.