¿Qué es la velocidad espacial?

En ingeniería química e ingeniería de reactores, la velocidad espacial se refiere al cociente del caudal volumétrico entrante de los reactivos dividido por el volumen del reactor. Es comúnmente considerado como el recíproco del espacio-tiempo del reactor. En la industria, la velocidad espacial puede definirse aún más por la fase de los reactivos en condiciones dadas. Existen valores especiales para esta medición para líquidos y gases, y para sistemas que usan catalizadores sólidos.

Por definición, la velocidad espacial se puede expresar matemáticamente como SV ≡ υ ₀ / V. En esta expresión, υ ₀ representa el caudal volumétrico de los reactivos que ingresan al reactor y V representa el volumen del propio reactor. Esta expresión es el recíproco de la definición para el espacio-tiempo del reactor, τ. Sin embargo, el tiempo espacial se mide en las condiciones de entrada del reactor, y la velocidad espacial a menudo se mide en un conjunto de condiciones estándar, por lo que la velocidad espacial informada puede ser diferente del recíproco del tiempo espacial medido.

La velocidad espacial líquida por hora (LHSV) es un método para relacionar el caudal de líquido reactivo con el volumen del reactor a una temperatura estándar. Por lo general, esta temperatura varía de 60 ° Fahrenheit a 75 ° Fahrenheit (15.6 ° Celsius a 23.9 ° Celsius). El caudal volumétrico se trata como un líquido en estas condiciones, incluso si el material real puede ser un gas en condiciones normales de funcionamiento.

La velocidad espacial horaria del gas (GHSV) es un método similar para relacionar el caudal de gas reactivo con el volumen del reactor. El GHSV generalmente se mide a temperatura y presión estándar. Las diferentes industrias pueden tener sus propias definiciones de temperatura y presión estándar y estas condiciones pueden estar más cerca de las condiciones ambientales que de los valores de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada de 32 ° F (0 ° C) y 1 bar (100 kPa). Siempre es importante que un ingeniero verifique la base del cálculo.

La velocidad espacial de peso por hora (WHSV) difiere de LHSV y GHSV, porque el volumen no se utiliza. La masa, en lugar del volumen, proporciona la base para WHSV. Esta medida es el cociente del caudal másico de los reactivos dividido por la masa del catalizador en el reactor.

Los cálculos son sencillos cuando se conoce el volumen del reactor y se conoce el caudal de reactivo entrante. Por ejemplo, si 70 pies ³ / hora de un reactivo ingresan a un reactor con un volumen interno de 250 pies ³ , la velocidad espacial calculada es aproximadamente 0.28 hora ^-1 . Esto se puede ver como la cantidad de cambios en el reactor que está experimentando el sistema en una hora.