Questão 2930958

Considere o desenvolvimento de um produto cuja produção se dê pela reação de um reagente B. A reação é processada em um reator tubular empacotado com um catalisador apropriado. Com o objetivo de aumento de escala (scale up) do processo, das condições de laboratório para as de planta piloto, está sendo desenvolvido um modelo fenomenológico do reator. Foram consideradas as seguintes hipóteses no desenvolvimento do modelo:

• a reação possui cinética isotérmica com taxa de consumo de B dada por r_B = k × C_B, com dimensões de mol/(volume x tempo), em que k é a constante da taxa de reação.

• a variação de concentração se dá apenas na direção axial.

• ao longo do reator, a concentração do reagente varia por difusão axial, transporte por convecção e reação química.

• para modelar a difusão axial, é usada a Lei de Fick, J_E = - D_E \(.\frac{dC_B}{dz}\) , com dimensões de mol/(área x tempo), em que D_E é a difusividade mássica.

• a área de seção transversal do tubo é constante.

Com base nas informações apresentadas, assinale a opção em que está representado o modelo do reator obtido aplicando-se a lei da conservação da massa (balanço de massa) à espécie B, ao longo do reator, no estado estacionário, em que v0 é a velocidade axial.