Cap 3 – Conservation principles

Q3.1-Describe the difference between open, closed and isolated systems. What are process engineering examples of these systems?

Em um sistema aberto, há fluxo de massa e energia através do espaço de interesse, é o tipo de sistema mais comum na PSE. Como exemplos: reatores de fluxo contínuo, sistemas de separação líquido-gás. Nos sistemas fechados, não há transferência de massa através das fronteiras do sistema, mas pode haver transferência de energia, como exemplo: um sistema batelada, onde não há adição de massa durante o processo, mas há controle da temperatura. Nos sistemas isolados, não há transferência de massa nem energia através das fronteiras do sistema, não são sistemas comuns na indústria.

Q3.5-What role does the conservation principle play in modelling. In what two fundamental forms does the principle appear? Discuss the reasons that lead to these forms.

As duas formas utilizadas para escrever as equações da conservação são: integral e diferencial. A forma diferencial aplica-se a um volume de dimensões finitas, e a diferencial aplica-se em um volume infinitesimal. A transição de uma forma para outra é feita através da aplicação do teorema da divergência de Gauss.

Q3.6-What are the principal terms that can appear within the conservation balance equation? What form do these terms take and how they related to the physics and chemistry of the application?

Os termos presentes nas equações de balanço são: o termo da variação da propriedade extensiva dentro do volume de controle com o tempo, o termo que contabiliza as entradas e saídas de fluxo através da fronteira do processo e o termo referente ao consumo ou geração. Os termos de acúmulo podem ser de massa, energia, bem como as entradas e saídas, que podem ser por difusão e/ou convecção. Os termos de geração e/ou consumo podem ser devido a reação química, dissipação ou conversão de energia, além de fontes externas (energia gravitacional, elétrica e magnética, além dos efeitos da pressão).