Diseño de reactores. Parte 16. Serie de reactores continuos en mezcla completa.

Diseño de reactores. Parte 16. Serie de reactores continuos de mezcla completa.

Este ejercicio está basado en ejercicios del capítulo 2 de Martínez y Rodríguez (2005).

Serie de reactores continuos en mezcla completa. Estado no estacionario.

Comportamiento dinámico en el problema de reactores continuos con mezcla completa en serie. Estado no estacionario

El programa que se presenta a continuación resuelve el sistema de ecuaciones diferenciales:

1er reactor                         dS1/dt=So/Th-S1/Th-(k1*S1)/(1+k2*S1)         ec II-24a

2o reactor                          dS2/dt=S1/Th-S2/Th-(k1*S2)/(1+k2*S2)         ec II-24b

3er reactor                         dS3/dt=S2/Th-Se/Th-(k1*Se)/(1+k2*Se)         ec II-24c

El código para el planteamiento del problema se escribió en el programa dinamicoserie.m, de la siguiente manera:

% dinamicoserie

function dy=dinamicoserie(t,y)

k1=0.9965;      % constante de orden variable (h-1)

k2=0.0498;      % constante de orden variable (L/mg)

So=500;         % DQO a la entrada del primer reactor (mg/L)

Th=9.8367;      % tiempo de residencia (h)

dy=zeros(3,1);  % vector columna

dy(1)=(1/Th)*So-(1/Th)*y(1)-(k1*y(1))/(1+k2*y(1));  % reactor 1

dy(2)=(1/Th)*y(1)-(1/Th)*y(2)-k1*y(2)/(1+k2*y(2));  % reactor 2

dy(3)=(1/Th)*y(2)-(1/Th)*y(3)-k1*y(3)/(1+k2*y(3));  % reactor 3

Para correr el programa dinamicoserie.m y graficar los resultados se escribió el programa dinamicosrieRun.m, de la siguiente manera:

% dinamicoserieRun

[t,y]=ode45('dinamicoserie',[0 100],[0 0 0]);

plot(t,y(:,1),'-',t,y(:,2),'-',t,y(:,3),'-')

[t(end),y(end,1),y(end,2),y(end,3)]

xlabel('tempo (h)')

ylabel('Se (mg/L)')

text(50, 330, '- reactor 1')

text(50, 150, '- reactor 2')

text(50, 40, '- reactor 3')

Figura 17. Comportamiento dinámico de los tres reactores CSTR en serie, considerados en la simulación. Gráfico generado con MATLAB.

El programa también muestra el resultado en la ventana de comandos, de la siguiente manera:

EDU>> dinamicoserieRun

ans =

          100       314.96        142.4       27.909

Donde 100 es el tiempo de 100 horas considerado para la simulación; 314.96 mg/L es la concentración del contaminante (como DQO) en la salida del primer reactor; 142.4 mg/L es la concentración del contaminante en la salida del segundo reactor; y 27.9 mg/L es la concentración del contaminante en la salida del tercer reactor CSTR.

Bibliografía

Martínez D., Sergio A. y Miriam G. Rodríguez R.2005. Tratamiento de aguas residuales con MATLAB. Editorial Reverté. Universidad Autónoma Metropolitana. México, DF, México.