1 ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКОЕ УРАВНЕНИЕ ИДЕАЛЬНЫХ ТИПОВ ИЗОТЕРМИЧЕСКИХ РЕАКТОРОВ

1.1 ВЫВОД БАЗОВОГО УРАВНЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО РЕАКТОРА:

Для реальных реакторов и реальных сложных реакций общее уравнение реактора представляет собой систему 4-х уравнений Дамкелера. В большинстве случаев решение этой системы не под силу даже для ЭВМ, поэтому допускаются краевые (начальные, экстремальные) условия, упрощающие задачу вычисления. Для потока массы:

div

конвект поток основ диф поток перех пот местн изм.

Для потока компонента:

Для потока теплоты:

Для потока импульса:

V - линейная скорость;

ω− F - площадь сечения на ед. объема конвективного потока;

vr

β- коэффициент проводимости;

vi - стехиометрический коэффициент; Wr - скорость хим. реакции;

α - коэффициент теплопроводности; λ - коэффициент температуропроводности; γ - коэффициент переноса импульса.

Примем, что в реакторе идет однонаправленная гомогенная реакция первого порядка при постоянном объеме. Основным потоком внутри фазы

(диффузионный) пренебрегаем. Тогда уравнение Дамкелера для потока компонента упрощается от до

до	=		(А)

При постоянной скорости потока конв. поток можно выразить как

Рассматривая изменение концентрации потока только в направлении оси ОХ на расстоянии L, равной длине реактора, от начальной концентрации С0 до текущей С, имеем:

Если объем реактора , а В – расход питания

В=

F=

=

Подставим значение скорости и длины реактора, получим:

В уравнении (А) подставим выражение конвективного потока и умножим все члены выражения на Vr имеем:

B(	)+		(Б)

Уравнение (Б) общее уравнение химического реактора, в котором протекает гомогенная реакция при постоянном объеме и отсутствии основного (диффузионного) потока внутри вещества. Поскольку это базовое уравнение реактора, то из него выходят частные выражения для конкретных видов реакторов.

Из этого уравнения выводятся частные уравнения идеальных типов реакторов.

1.2РЕАКТОРЫ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ

Вреакторе периодического действия отсутствует конвективный поток и локальные изменения в системе обусловлены только источником (или стоком), т.е. только протекающими в системе химическими реакциями.

Ваппарат вводится определенное количество вещества и концентрация начинает меняться во времени, однако во всех точках реактора она имеет одно и то же значение, т.е.

Исходя из определения

B()=0 (1)

Если X - степень превращения вещества, то время, необходимое для осуществления заданной степени превращения i -го компонента

характерное уравнение РПД.

(4)

при

Если известно конкретное выражение для скорости химической реакции r, его можно подставить в уравнение и решить относительно X.

Например, для необратимой мономолекулярной реакции первого порядка типа: А → В

k 1-x=

X =1 −e−k τ

(объем реакционной среды постоянен)

1.2.1УРАВНЕНИЕ РПДС УЧЕТОМ ИЗМЕНЕНИЯ ОБЪЕМА РЕАКЦИОННОЙ СРЕДЫ

(1+)

εА - относительное изменение объема реакционной среды при изменении степени превращения от 0 до 1.

Скорость химической реакции: