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Mapa Conceitual: Reatores Não‑Isotérmicos (Fogler – Chemical Reaction…

- - - - – Variáveis de operação constantes no tempo (∂/∂t = 0)
    - - – Perfil de temperatura fixo
      - – Simplicidade na modelagem
    - - – CSTR: 𝑑(ρCpT)/dV = (ρCpF/V)(T₀–T) + (–ΔH)·r
      - – PFR: ρCp·u·dT/dx = (–ΔH)·r + q˙′′′
  - - - – Variáveis de operação mudam com o tempo (∂/∂t ≠ 0)
    - - – Modelagem acoplada massa‑energia no tempo
      - – Importante em partida, parada e perturbações
    - - – CSTR: ρCp·V·∂T/∂t = ρCp·F·(T₀–T) + (–ΔH)·r·V + Q˙
      - – PFR transiente: ρCp·∂T/∂t + ρCp·u·∂T/∂x = (–ΔH)·r + q˙′′′
- - - - – Superfície catalítica promove reação
    - - – Efeito de inércia térmica do leito
      - – Gradientes de temperatura na partícula
    - - – Resistência ao transporte de calor sólido–fluido
      - – Difusão interna + geração de calor
  - - - – Reação homogênea em fase única
    - - – Sem gradientes internos de calor
      - – Transferência de calor fluido–fluido predominante
    - - – Balanço massa‑energia acoplados no fluido
- - - - Fácil controle de temperatura
      - Boa mistura
    - - Baixa conversão por volume
    - - Balanço de massa: F_in - F_out + geração = acumulação
  - - - Produção em pequena escala
      - Reações lentas
    - - dC/dt = r(C)
  - - - Alta conversão
    - - Controle térmico difícil
    - - dF/dV = r(C)
  - - - Adiabática
      - Com troca de calor
- - - - ■ Fₐ₀ - Fₐ + rₐV = 0
    - - ■ Q = Fcp (T₀ - T) + (-ΔHₒ) rₐV
    - - ■ Temperatura uniforme no reator
    - - ■ Controle rigoroso de temperatura, reações em larga escala.
    - - ■ Quando calor de reação é significativo.
  - - - ■ dFₐ/dV = rₐ
    - - ■ dT/dV = [–ΔHₒ rₐ + Q’]/Fcp
    - - ■ Gradiente de temperatura ao longo do comprimento
    - - ■ Síntese de polímeros, reações rápidas
    - - ■ Quando existe variação térmica significativa ao longo do reator.
  - - - ■ dNₐ/dt = rₐ V
    - - ■ mcp dT/dt = –ΔHₒ rₐ V + Q
    - - ■ Temperatura pode variar ao longo do tempo
    - - ■ Produção por lotes, reações lentas ou de controle preciso
    - - ■ Quando a troca de calor é relevante, reações fortemente exotérmicas/endotérmicas.
    - - ■ Pode operar isotermicamente se bem refrigerado, ou não isotermicamente.
  - - - ■ dNₐ/dt = taxa de alimentação – taxa de saída + rₐ V
    - - ■ mcp dT/dt = –ΔHₒ rₐ V + Q + energia da alimentação
    - - ■ Controle fino sobre reagentes e temperatura.
    - - ■ Processos biotecnológicos, adicionar/subtrair reagentes ao longo da reação.
    - - ■ Sempre que a energia envolvida influenciar conversão/rendimento/seletividade.