Modelado y evaluación experimental de un reactor solar fotocatalítico no isotérmico: efecto de la temperatura sobre la cinética de la velocidad de reacción

Abstract

El modelado matemático y evaluación experimental de los efectos de la temperatura sobre la cinética de degradación fotocatalítica de una sustancia patrón utilizando radiación solar y dióxido de titanio suspendido fueron realizados en un reactor CPC a escala piloto acoplado a un intercambiador de calor para el control de la temperatura del sistema. El modelo del sistema incluye el balance de masa del reactor discontinuo con reciclado, basado en parámetros isotrópicos globales. La radiación incidente se modeló utilizando modelos empíricos ajustados utilizando datos experimentales de informes ambientales y algoritmos de optimización en función de las variaciones atmosféricas.El efecto de dispersión-absorción de la radiación dentro del reactor se estimó mediante la resolución de la ecuación de transferencia radiativa. El efecto de la temperatura se modeló usando un balance térmico acoplado a ecuaciones de transferencia de calor.El modelo cinético aplicado fue modificado con la ecuación de Arrhenius. Se encontró que la temperatura afecta las velocidades de reacción por la variación de la concentración del oxígeno durante la reacción.El desempeño del proceso se mejora a condiciones normales de operación, sin control de temperatura. El modelo matemático y el algoritmo de solución establecidos son altamente predictivos, generando coeficientes de correlación de 0.99 y errores menores al 2.5%.