O que é a velocidade espacial?
Na engenharia química e na engenharia de reatores, a velocidade espacial refere-se ao quociente da vazão volumétrica de entrada dos reagentes dividido pelo volume do reator. É geralmente considerado o recíproco do tempo espacial do reator. Na indústria, a velocidade espacial pode ser ainda mais definida pela fase dos reagentes em determinadas condições. Existem valores especiais para essa medição para líquidos e gases e para sistemas que usam catalisadores sólidos.
Por definição, a velocidade espacial pode ser expressa matematicamente como SV × 0 / V. Nesta expressão, u0 representa a vazão volumétrica dos reagentes que entram no reator e V representa o volume do próprio reator. Esta expressão é recíproca da definição para o tempo espacial do reator, τ. O tempo espacial é medido nas condições da entrada do reator, no entanto, e a velocidade espacial é frequentemente medida em um conjunto de condições padrão, de modo que a velocidade espacial relatada pode ser diferente da recíproca do tempo espacial medido.
A velocidade espacial horária líquida (LHSV), é um método para relacionar a taxa de fluxo de líquido do reagente ao volume do reator a uma temperatura padrão. Geralmente, essa temperatura varia de 15,6 ° C a 23,9 ° C. A vazão volumétrica é tratada como um líquido nessas condições, mesmo que o material real possa ser um gás em condições operacionais normais.
A velocidade espacial horária do gás (GHSV) é um método semelhante para relacionar a taxa de fluxo do gás reagente ao volume do reator. O GHSV é geralmente medido na temperatura e pressão padrão. Diferentes indústrias podem ter suas próprias definições para temperatura e pressão padrão e essas condições podem estar mais próximas das condições ambientais do que os valores da União Internacional de Química Pura e Aplicada de 32 ° F (0 ° C) e 1 bar (100 kPa). É sempre importante para um engenheiro verificar a base do cálculo.
A velocidade espacial horária do peso (WHSV) difere de LHSV e GHSV, porque o volume não é utilizado. Massa, em vez de volume, fornece a base para o WHSV. Esta medição é o quociente da taxa de fluxo de massa dos reagentes dividido pela massa do catalisador no reator.
Os cálculos são diretos quando o volume do reator é conhecido e a vazão de entrada do reagente é conhecida. Por exemplo, se 70 pés 3 / hora de um reagente entrar em um reator com um volume interno de 250 pés 3 , a velocidade espacial calculada é de aproximadamente 0,28 hora -1 . Isso pode ser visto como o número de alterações do reator que o sistema está passando em uma hora.