Simulación de la Etapa de Transferencia de Masa Externa en la Descomposición térmica de EuOCl(s) y GdOCl(s) y comparación con resultados previamente hallados para LaOCl(s)

M.R. ESQUIVEL; M.O. BARBAGLIA

Termas de Río Hondo - Santiago del Estero

Congreso; XIV Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2005

Universidad Nacional de Santiago del Estero

La descomposición térmica de GdOCl y EuOCl en atmósfera inerte está dada por la siguiente ecuación: 3LnOCl(s) = LnCl3(g) + Ln2O3(s) (1) Donde Ln = Gd, Eu. Las reacciones representadas por (1) no son espontáneas, ya que el equilibrio está desplazado hacia el lado izquierdo. Por lo tanto, para que ocurran deben ser llevadas a cabo en sistemas en flujo y removiendo constantemente los productos de manera tal de desplazar los equilibrios de la reacción hacia el lado derecho. Como el Ln2O3 es depositado nuevamente en el sistema inicial, la reacción no evoluciona si el LnCl3(g) producido no es removido del sistema. En el presente trabajo, se simula la etapa de transferencia de masa externa, correspondiente a la evaporación del cloruro en la ecuación (1), en la descomposición térmica de GdOCl(s) y EuOCl(s) en atmósfera inerte (N2/Ar) entre 600 y 950 ºC. La simulación de la fluido-dinámica es realizada para un sistema conformado por un reactor y un porta-muestra. El primero consiste en un cilindro horizontal de bases planas con un radio de 10 cm y una altura de 40 cm, con boquillas circulares de 1 cm de radio de entrada y salida concéntricas localizadas en los extremos. El segundo consiste en un prisma hueco de 1 cm x 1cm x 2 cm con paredes de espesor de 1mm. Las simulaciones de los contornos de velocidad del fluido fueron realizadas para gases ideales compresibles isotérmicos a 600, 800 y 950ºC. La mismas fueron hechas bajo resolución laminar utilizando una malla de 27668 celdas y 14500 nodos para tres velocidades lineales de entrada correspondientes a 4.42.10-2 m.s-1, 4.42.10-3 m.s-1 y 4.42.10-4 m.s-1. A partir de la simulación de la fluido-dinámica en el sistema reactor-crisol fue posible determinar tres zonas características de transferencia de masa: el seno del gas (zona 2), el interior del crisol (zona 1) y una zona estanca cercana a las paredes del crisol (zona 0). A partir de cada una de estas zonas fue posible establecer un coeficiente global de transferencia de masa (kg) aplicable a la reacción (1). En base a los resultados hallados, se encontró la siguiente expresión para este coeficiente: kg -1 = k0 -1 + k1 -1 + k2 -1 (2) donde k0=D/l0; k1=D/l1; k23(g) + Ln2O3(s) (1) Donde Ln = Gd, Eu. Las reacciones representadas por (1) no son espontáneas, ya que el equilibrio está desplazado hacia el lado izquierdo. Por lo tanto, para que ocurran deben ser llevadas a cabo en sistemas en flujo y removiendo constantemente los productos de manera tal de desplazar los equilibrios de la reacción hacia el lado derecho. Como el Ln2O3 es depositado nuevamente en el sistema inicial, la reacción no evoluciona si el LnCl3(g) producido no es removido del sistema. En el presente trabajo, se simula la etapa de transferencia de masa externa, correspondiente a la evaporación del cloruro en la ecuación (1), en la descomposición térmica de GdOCl(s) y EuOCl(s) en atmósfera inerte (N2/Ar) entre 600 y 950 ºC. La simulación de la fluido-dinámica es realizada para un sistema conformado por un reactor y un porta-muestra. El primero consiste en un cilindro horizontal de bases planas con un radio de 10 cm y una altura de 40 cm, con boquillas circulares de 1 cm de radio de entrada y salida concéntricas localizadas en los extremos. El segundo consiste en un prisma hueco de 1 cm x 1cm x 2 cm con paredes de espesor de 1mm. Las simulaciones de los contornos de velocidad del fluido fueron realizadas para gases ideales compresibles isotérmicos a 600, 800 y 950ºC. La mismas fueron hechas bajo resolución laminar utilizando una malla de 27668 celdas y 14500 nodos para tres velocidades lineales de entrada correspondientes a 4.42.10-2 m.s-1, 4.42.10-3 m.s-1 y 4.42.10-4 m.s-1. A partir de la simulación de la fluido-dinámica en el sistema reactor-crisol fue posible determinar tres zonas características de transferencia de masa: el seno del gas (zona 2), el interior del crisol (zona 1) y una zona estanca cercana a las paredes del crisol (zona 0). A partir de cada una de estas zonas fue posible establecer un coeficiente global de transferencia de masa (kg) aplicable a la reacción (1). En base a los resultados hallados, se encontró la siguiente expresión para este coeficiente: kg -1 = k0 -1 + k1 -1 + k2 -1 (2) donde k0=D/l0; k1=D/l1; k22O3 es depositado nuevamente en el sistema inicial, la reacción no evoluciona si el LnCl3(g) producido no es removido del sistema. En el presente trabajo, se simula la etapa de transferencia de masa externa, correspondiente a la evaporación del cloruro en la ecuación (1), en la descomposición térmica de GdOCl(s) y EuOCl(s) en atmósfera inerte (N2/Ar) entre 600 y 950 ºC. La simulación de la fluido-dinámica es realizada para un sistema conformado por un reactor y un porta-muestra. El primero consiste en un cilindro horizontal de bases planas con un radio de 10 cm y una altura de 40 cm, con boquillas circulares de 1 cm de radio de entrada y salida concéntricas localizadas en los extremos. El segundo consiste en un prisma hueco de 1 cm x 1cm x 2 cm con paredes de espesor de 1mm. Las simulaciones de los contornos de velocidad del fluido fueron realizadas para gases ideales compresibles isotérmicos a 600, 800 y 950ºC. La mismas fueron hechas bajo resolución laminar utilizando una malla de 27668 celdas y 14500 nodos para tres velocidades lineales de entrada correspondientes a 4.42.10-2 m.s-1, 4.42.10-3 m.s-1 y 4.42.10-4 m.s-1. A partir de la simulación de la fluido-dinámica en el sistema reactor-crisol fue posible determinar tres zonas características de transferencia de masa: el seno del gas (zona 2), el interior del crisol (zona 1) y una zona estanca cercana a las paredes del crisol (zona 0). A partir de cada una de estas zonas fue posible establecer un coeficiente global de transferencia de masa (kg) aplicable a la reacción (1). En base a los resultados hallados, se encontró la siguiente expresión para este coeficiente: kg -1 = k0 -1 + k1 -1 + k2 -1 (2) donde k0=D/l0; k1=D/l1; k23(g) producido no es removido del sistema. En el presente trabajo, se simula la etapa de transferencia de masa externa, correspondiente a la evaporación del cloruro en la ecuación (1), en la descomposición térmica de GdOCl(s) y EuOCl(s) en atmósfera inerte (N2/Ar) entre 600 y 950 ºC. La simulación de la fluido-dinámica es realizada para un sistema conformado por un reactor y un porta-muestra. El primero consiste en un cilindro horizontal de bases planas con un radio de 10 cm y una altura de 40 cm, con boquillas circulares de 1 cm de radio de entrada y salida concéntricas localizadas en los extremos. El segundo consiste en un prisma hueco de 1 cm x 1cm x 2 cm con paredes de espesor de 1mm. Las simulaciones de los contornos de velocidad del fluido fueron realizadas para gases ideales compresibles isotérmicos a 600, 800 y 950ºC. La mismas fueron hechas bajo resolución laminar utilizando una malla de 27668 celdas y 14500 nodos para tres velocidades lineales de entrada correspondientes a 4.42.10-2 m.s-1, 4.42.10-3 m.s-1 y 4.42.10-4 m.s-1. A partir de la simulación de la fluido-dinámica en el sistema reactor-crisol fue posible determinar tres zonas características de transferencia de masa: el seno del gas (zona 2), el interior del crisol (zona 1) y una zona estanca cercana a las paredes del crisol (zona 0). A partir de cada una de estas zonas fue posible establecer un coeficiente global de transferencia de masa (kg) aplicable a la reacción (1). En base a los resultados hallados, se encontró la siguiente expresión para este coeficiente: kg -1 = k0 -1 + k1 -1 + k2 -1 (2) donde k0=D/l0; k1=D/l1; k22/Ar) entre 600 y 950 ºC. La simulación de la fluido-dinámica es realizada para un sistema conformado por un reactor y un porta-muestra. El primero consiste en un cilindro horizontal de bases planas con un radio de 10 cm y una altura de 40 cm, con boquillas circulares de 1 cm de radio de entrada y salida concéntricas localizadas en los extremos. El segundo consiste en un prisma hueco de 1 cm x 1cm x 2 cm con paredes de espesor de 1mm. Las simulaciones de los contornos de velocidad del fluido fueron realizadas para gases ideales compresibles isotérmicos a 600, 800 y 950ºC. La mismas fueron hechas bajo resolución laminar utilizando una malla de 27668 celdas y 14500 nodos para tres velocidades lineales de entrada correspondientes a 4.42.10-2 m.s-1, 4.42.10-3 m.s-1 y 4.42.10-4 m.s-1. A partir de la simulación de la fluido-dinámica en el sistema reactor-crisol fue posible determinar tres zonas características de transferencia de masa: el seno del gas (zona 2), el interior del crisol (zona 1) y una zona estanca cercana a las paredes del crisol (zona 0). A partir de cada una de estas zonas fue posible establecer un coeficiente global de transferencia de masa (kg) aplicable a la reacción (1). En base a los resultados hallados, se encontró la siguiente expresión para este coeficiente: kg -1 = k0 -1 + k1 -1 + k2 -1 (2) donde k0=D/l0; k1=D/l1; k2-2 m.s-1, 4.42.10-3 m.s-1 y 4.42.10-4 m.s-1. A partir de la simulación de la fluido-dinámica en el sistema reactor-crisol fue posible determinar tres zonas características de transferencia de masa: el seno del gas (zona 2), el interior del crisol (zona 1) y una zona estanca cercana a las paredes del crisol (zona 0). A partir de cada una de estas zonas fue posible establecer un coeficiente global de transferencia de masa (kg) aplicable a la reacción (1). En base a los resultados hallados, se encontró la siguiente expresión para este coeficiente: kg -1 = k0 -1 + k1 -1 + k2 -1 (2) donde k0=D/l0; k1=D/l1; k2g) aplicable a la reacción (1). En base a los resultados hallados, se encontró la siguiente expresión para este coeficiente: kg -1 = k0 -1 + k1 -1 + k2 -1 (2) donde k0=D/l0; k1=D/l1; k2g -1 = k0 -1 + k1 -1 + k2 -1 (2) donde k0=D/l0; k1=D/l1; k2= k0 -1 + k1 -1 + k2 -1 (2) donde k0=D/l0; k1=D/l1; k2+ k1 -1 + k2 -1 (2) donde k0=D/l0; k1=D/l1; k2+ k2 -1 (2) donde k0=D/l0; k1=D/l1; k2(2) donde k0=D/l0; k1=D/l1; k20=D/l0; k1=D/l1; k2 =D/l2. l02. l0 , l11 , l22 corresponden a los espesores representativos de las zonas mencionadas y D representa los coeficientes de difusión binarios de LnCl3(g)-Ar(g) y LnCl3(g)-N2(g). Utilizando los coeficientes definidos por (2), se hallaron las velocidades de descomposición definidas por (1) las cuales fueron comparadas con resultados obtenidos previamente para LaOCl(s) hallándose una proporcionalidad directa entre las presiones de vapor de los cloruros y las velocidades de descomposición.3(g)-Ar(g) y LnCl3(g)-N2(g). Utilizando los coeficientes definidos por (2), se hallaron las velocidades de descomposición definidas por (1) las cuales fueron comparadas con resultados obtenidos previamente para LaOCl(s) hallándose una proporcionalidad directa entre las presiones de vapor de los cloruros y las velocidades de descomposición.