Моделирование химико-технологических процессов_Кацман_ЛК03
.pdfПроцессы в потоке. Идеальные потоки.
Поток как гомогенная движущаяся жидкая среда аппарата непрерывного действия.
Гетерогенность, влияние потока в иерархии: вниз на перенос, вверх на рабочую зону.
Сложная структура потока: поле скоростей, перемешивание вдоль и поперек, время пребывания (объемная скорость) среднее и фактическое,
проблема усреднения показателей.
Идеальные потоки без параметров или с минимумом таковых:
вытеснения и смешения.
Адекватность практическим представлениям, свойства,
технологичность.
ИВ: одномерный поток с одинаковой скоростью (концентрацией,
температурой), временем пребывания.
Малый объем поперечного сечения потока является замкнутым. r=dC/dt. Переменный объем добавляет одно слагаемое.
Субстанциональная производная – начало координат движется с объемом. Обычная производная равна нулю. Поверка/проект.
РПД. Реакция 1 порядка как простой пример. Выбор контура – последствия.
ИС: кинетика в точечном объеме выполняется во всем объеме.
Входной скачок. Среднее время пребывания. Открытость:r dC/dt.
Субстанция j, контур – аппарат, время dt. Вход Вj=cj0vdt. Уход Уj= cjvdt. Иj-
Сj=Varjdt. Накопление Нj=Vadcj. В итоге cj0v-cjv+Varj=Vadcj/dcj.
Нестационарное и стационарное поведение, со средним временем.
Размерность системы уравнений. Открытость/закрытость. Варианты записи.
Стационарный режим при измерении скорости реакции. ДР. Иной вывод уравнения ИВ (неподвижная система координат). cjv-v(cj+dcj)+rjFdx. vdcj=Frjdx. wdcj=rjdx. rj=dcj/dt. Идентично, но сложнее (проверка).
Сопоставление произвольной реакции в потоках ИВ и ИС вычислительными методами: равная конверсия (высокая и низкая), равный объем, равная скорость. Наилучший и наихудший поток.
Для 0, 1 и 2 порядка аналитическое решение. Преимущество ИВ.
Качественные сопоставления: концентрационная (порядок), температурная
(энергия активации) зависимость.
Ускорение: автокатализ, разветвление цепи, биохимические,
автотермические, матричные реакции.
Сложные реакции в идеальных потоках: селективность. Потеря селективности для последовательных реакций в ИС. Параллельные реакции равного порядка – независимость селективности от потока.
Дифференциальная селективность. Разные порядки. Медленный и быстрый рост цепи полимера.
Время пребывания в потоке. Простой метод исследования и диагностики, но точный только при 1 порядке. Сегрегация и перемешивание.
Точность при других порядках. Примеры функций распределения по времени пребывания, их получения.