Disseny de reactors fotoquímics: descripció dels models d’emissió de llum per a reactors anulars. Part 1, models clàssics

Abstract

El disseny d’un reactor químic ha de contemplar normalment, a no ser que puguin simplificar-se, una sèrie de balanços: el de matèria, el d’energia i el de quantitat de moviment. A més d’aquests, un model de reactor fotoquímic ha de considerar el balanç de radiació. Generalment, les equacions que defineixen aquests balanços estan acoblades i s’han de resoldre simultàniament. Aquest article explica com es planteja el balanç de radiació (amb les equacions matemàtiques i el suport gràfic necessari) per al reactor anular en medi homogeni quan la làmpada està centrada a l’eix del reactor. Concretament descriu els models d’emissió clàssics, que es caracteritzen per utilitzar coordenades cartesianes amb els eixos centrats a la làmpada. El que es fa és presentar aquests models amb les equacions i el suport gràfic necessari per facilitar-ne la seva comprensió i homogeneïtzar la nomenclatura dels diferents models descrits.

A chemical reactor design must be performed taking into account some balance equations: material, energy and momentum balances. Apart from these a photochemical reactor must consider a radiation balance. Generally, all these balance equations are coupled and must be solved simultaneously. This article explains how to express a radiation balance (with the mathematical equations and the necessary graphic support) for an annular reactor in an homogeneous media when the light source is centred in the reactor axis. It describes specifically the classic emission models which are characterized by using Cartesian coordinates with the axis centred in the light source. These models are presented with the equations and graphical necessary support to facilitate its comprehension. The nomenclature of the different described models is also homogenized.

El diseño de un reactor químico tiene que contemplar normalmente, a no ser que puedan simplificarse, una serie de balances: el de materia, el de energía y el de cantidad de movimiento. Además de estos, un modelo de reactor fotoquímico tiene que considerar el balance de radiación. Generalmente, las ecuaciones que definen estos balances están acopladas y hay que resolverlas simultáneamente. Este artículo explica como se plantea el balance de radiación (con las ecuaciones matemáticas y el soporte gráfico necesario) para el reactor anular en medio homogéneo cuando la lámpara está centrada en el eje del reactor. Concretamente describe los modelos de emisión clásicos que se caracterizan por utilizar coordenadas cartesianas con los ejes centrados en la lámpara. Se presentan estos modelos con las ecuaciones y el soporte gráfico necesario para facilitar su comprensión y se homogeneiza la nomenclatura de los diferentes modelos descritos.