Análisis de comportamiento de transferencia de masa y energía de un reactor monolítico de canales rectos por medio de un modelo de tipo multicanal 2d

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dc.contributor.advisorMartinez Rey, Ramiro
dc.contributor.authorSilva Ardila, Ferney Alonso
dc.contributor.authorJimenez Hernandez, Johnny Jesus
dc.date.accessioned2024-03-03T16:30:45Z
dc.date.available2007
dc.date.available2024-03-03T16:30:45Z
dc.date.created2007
dc.date.issued2007
dc.description.abstractLos reactores monolíticos de canales rectos han despertado gran interés por sus potenciales ventajas en sistemas donde reactores de lecho fijo son desventajosos o prohibitivos. La mayoría de sus aplicaciones han sido para reacciones exotérmicas cuyo modelo de un solo canal se ha considerado suficientemente válido gracias a las condiciones de operación adiabáticas predominantes. En este trabajo se desarrolló un modelo 2D de múltiples canales con el fin de observar, mediante perfiles axiales y radiales de conversión y temperatura, el comportamiento de un reactor monolítico de canales rectos de sección transversal circular en diferentes escenarios: 1) presencia de reacción exotérmica ó endotérmica, 2) suministro de energía (aislamiento ó calentamiento exterior), 3) monolito de material cerámico o metálico y 4) diferente número de celdas por pulgada cuadrada. Los resultados muestran que los perfiles radiales de temperatura entre canales son aproximadamente iguales excepto para el canal más externo del reactor, donde la magnitud del gradiente depende de la combinación entre el material del monolito y el tipo de suministro de energía. La conversión de la reacción exotérmica se favoreció en monolitos de sustrato cerámico, mientras que en la reacción endotérmica se favorece con sustratos metálicos (conductividad térmica ≅ 350 W/m K). En ambos casos el cambio en el número de celdas influye estadísticamente muy poco sobre los perfiles axiales de temperatura. Finalmente, se realizó una generalización del modelo empleando números adimensionales de Peclet (Pe) y Damköhler (Da) de forma que se pudieron analizar simplificadamente diferentes tipos de material, órdenes de magnitud del calor reacción y tiempos de residencia.
dc.description.abstractenglishThe potential advantages as chemical reactors of honeycomb monoliths haveproduced great interest in applications where conventional fixed bed reactors havebeen disadvantages or prohibitive. The most honeycomb monoliths applicationshave been developed to exothermic reactions where a modeling of single channelhas been enough whenever the reactor operates in adiabatic conditions. A 2D non-isothermal model honeycomb monolith of multiple channels is proposedand an analysis in several scenarios is developed: 1) A single exothermic orendothermic reaction, 2) energy source (adiabatic or external heating), 3) substratematerial (ceramic ort metallic) and 4) different number of cells per square inch(cpsi). In general, the results show that in the exothermic reaction the finalconversion of reactive is advantageous on monoliths with ceramic substratemeanwhile in the endothermic reaction is favorable on monoliths with metallicsubstrate (thermal conductivity = 350 W/m kK). The gradient radial of temperaturedepends of a combination of material substrate and type of energy source; on theendothermic reaction this behavior is more prominent. Independently of reactiontype, the axial temperature profiles are statistically poorly influenced by cpsi andthe metallic substrates tend to form more homogeneous radial temperatureprofiles. In the other hand, on the conversion of exothermic reaction the cpsiinfluence three times more that the material substrate type meanwhile thisinfluence is statistically similar in the endothermic reaction situation. Finally, we generalize the model using dimensionless numbers as Peclet (Pe) andDamk6ohler (Da) and analyze several substrate materials, reaction heat magnitudesand residence time.
dc.description.degreelevelPregrado
dc.description.degreenameIngeniero Químico
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/19532
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingenierías Fisicoquímicas
dc.publisher.programIngeniería Química
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería Química
dc.rightshttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0
dc.subjectReactor monolítico
dc.subjectModelo multicanal 2D
dc.subjectNumero de Peclet
dc.subjectNumero de Damköhler
dc.subjectTransporte de energía
dc.subjectreacción exotérmica y endotérmica.
dc.subject.keywordMonolithic reactor
dc.subject.keywordMulti-channel 2D model
dc.subject.keywordPeclet number
dc.subject.keywordDamköhler number
dc.subject.keywordEnergy transport
dc.subject.keywordexothermic and endothermic reaction.
dc.titleAnálisis de comportamiento de transferencia de masa y energía de un reactor monolítico de canales rectos por medio de un modelo de tipo multicanal 2d
dc.title.englishAnalysis of mass and energy transfer behavior of a honeycomb monolith by means of a multi-channel 2d model
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
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