Егорова. Моделирование химико-технологических процессов 2005

реакции и теплоемкость смеси не зависят от температуры.

Варианты у преподавателя.

Рассчитать степень превращения в реакторе и сравнить ее со

степенью превращения в реакторе идеального смешения того

же объема, если исходная смесь вводится в реактор при

температуре ТоСК).

124М.

Необратимая экзотермическая реакция 24 lnO'\J<. >в проходит

в реакторе идеального вытеснения в адиабатическом режиме.

И:звестны значения следующих величин: теплового эффекта реакции Q(Дж/моль), параметров уравнения Аррениуса,

объемного расхода у(м3/с), теплоемкости веществ сзд(джlмолы К), сзв(дж/молы ),' коэффициент теплопередачи Кy(BT/MZ/K),

объема реактора У, начальной концентрации реагента сАО'

температуры смеси на входе в реактор ТоК. Считать, что тепловой эффект реакции и теплоемкость смеси не зависят от

температуры. Варианты у преподавателя.

Рассчитать степень превращения и зависимость температуры от времени пребывания в реакторе. При решении задачи реактор

идеального вытеснения может быть описан ячеечной моделью

с числом ячеек, равном 30. Построить график полученной

зависимости.

125.

Необратимая экзотермическая реакция А lпоА,k )Впроходит

в реакторе идеального смешения при следующих условиях:

тепловой эффект реакции Q(Джlмоль), параметры уравнения Аррениуса, объемный расход у(м3/с), теплоемкость веществ

сзд(джlмолы/,' сзв(джlмолы/,' коэффициент теплопередачи

Кy(BT/M21К), объем реактора У, начальная концентрации реагента сдо" Считать, что тепловой эффект реакции и теплоемкость смеси

не зависят от температуры. Варианты у преподавателя.

Чтобы избежать нежелательного увеличения температуры, в

рубашку реактора подают воду (начальная температура, тн20 ,К

52

http://www.mitht.ru/e-library

конечная температура 7~zO ,К). Определить температуру в

реакторе, степень превращения и расход воды (CpIlzO s 4,19Дж1

(кг.к).

126.

Реакция, k_+В первого порядка, протекает в реакторе

A __

идеального смешения при темпераryре Т,К. Определить мини­

мальную поверхность теплопередачи, которая обеспечит работу

реактора в устойчивом тепловом режиме, при следующих

значениях параметров процесса: тепловой эффект реакции Q(ДжI

моль), параметры уравнения Аррениуса, объемный расход V(M3

!

с), теплоемкость веществ сзд(дж/молы/,' сзв(Дж/моль/К),

коэффициент теплопередачи ~(BT/M21К), объем реактора У,

нuчальная концентраuия реагента сДО' Считать, что тепловой

эффект реакuии и теплоемкость смеси не зависят от температуры. Варианты у преподавателя.

IIайти поверхность, обеспечивающую стационарный режим

работыреактора, Работает ли при этом реактор в устойчивом тепловом режиме? Температура потока на входе в реактор равна

температуре в реакторе.

127.

k

Реакция A~B первого порядка, протекает в адиабатическом

реакторе идеального смешения. Температура в реакторе Т(К).

Определить, какая должна быть температура смеси на входе в

реактор для обеспечения стационарного теплового режима при условии: тепловой эффект реакции Q(Дж/моль); концентрация

реагента на входе СДО; константа скорости реакции k(c· I); объем

реактора У(м3); объемный расход 3 средняя удельная

V(M /C);

теплоемкость веществ ср(дж/(кг.к»; плотность реакционной смеси (кг/м'). Устойчиво ли это стационарное состояние?

Рассчитать минимальную объемную скорость потока, которая обеспечит работу реактора, если энергия активации равна Е. Варианты у преподавателя.

53

http://www.mitht.ru/e-library

128.

Реакция А lnoA,k >В протекает в автотермическом адиаба­

тическом реакторе идеального вытеснения. Рассчитать и

построить зависимость температуры продуктов реакции после

охлаждения в теплообменнике от степени превращения (в интервале от О до 1 с шагом 0,1), если температура исходной смеси на входе в теплообменник T01(K). Заданы также значения теплового эффекта реакции q (Дж/моль), средней удельной

теплоемкости веществ Ср (Дж/(кг К»), плотности реакционной смеси р (кг/м3), начальной концентрации вещества Сдо"

Варианты у преподавателя.

129.

Обратимая экзотермическая реакция	А	1 поА;kl	>в
осуществляется в последовательно		<1 по в;
соединенных равновеликих реакторах			k2

идеального смешения в изотермических условиях.

Впервый реактор поступает вещество А с температурой То.

Вкаждом реакторе должна быть создана определенная

температура Т. Известны значения: теплового эффекта реакции Q(Дж/моль), параметров уравнения Аррениуса, объемного

расхода v(мЗ/с), теплоемкости веществ Сз.А. (дж/молы/,' С,в(Дж/

моль/К), коэффициент теплопередачи к.(Вт/мЧК). Поверхность

теплопередачи в каждом реакторе одинакова F(M2). Варианты

упреподавателя.

	130.	kt
	Обратимая экзотермическая реакция обе стадии А		в
		-<---7)
	первого порядка, протекает в реакторе идеального	k2

смешения. Целевой продукт - вещество В. Степень превращения вещества А х= 40%, Определить оптимальную температуру проведения реакции и найти необходимый объем реактора при

следующих условиях:

Сло~] О, То=300К, Тх=290К; Е1=12200ккал/моль; v=3м3/мин.

Е2=18200ккaлlмоль, KOi '" 1,4.1 09C·l; КО2=3,2.10tЗс·1.

54

http://www.mitht.ru/e-library

	131.		k,	>В
	Обратимая экзотермическая реакция обе	А
			< k2
	стадии первого порядка, протекает в реакторе

идеального смешения. Целевой продукт - вещество В.Степень

превращения вещества А х= 40%. Определить оптимальную температуру проведения реакции и найти удельную поверх­

ность теплопередачи, обеспечивающую эту температуру, при Сi1ЕЩу'Ю щ ИХ условиях:САО=1О, То=зоок, Тх=290К;

Е1=12200ккал/моль; Е2=18200ккал/моль, Ko1 ==1,4.109c·I;

Коz=З,2.10I3с·l ; Кг=600ккал/(м2 .ч.К).

132.

Реакция А lпоА;k] )В 1110B,I<2	)С	осуществляется в
последовательно соединенных	равновеликих реакторах

идеального смешения. Целевой продукт - вещество В. Определить число аппаратов, обеспечивающее максималь­ ную концентрацию вещества В на в ыходе из системы при

С1едующих параметрах процесса: v=l Ом3/мин; У==2м3 (объем

ОртелыlOГО аПlIарата)	,	k =2мин-1	• k =lмин-1	• С	=42кг/м3
,.<		1	' 2	'АО	•

133.

РеаКUИЯА lпоА;k, )В lпоВ,kz )С целевой продукт В, протекает

в аппарате идеаЛЬНОI'О смешения. Найти оптимальное значение расхода потока, обеспечивающее максимальное значение

концентрации целевого продукта, и рассчитать эту

концентрацию при следующих условиях: У=2м3 ; kI=2мин-1 ;

k2=О,5мин-1 ; CAo=lO.

134.

Реакция А )!lО!\~ проводится в системе аппаратов иде­

ального вытеснения при постоянной температуре и общем

расходе потока У.	Заданы объемы V1,V2' объемный расход У.
" У,	У\	При каких значениях У1 и V]
--G	~~	общая степень превращения
v2	~	будетнаибольшей?
		55

http://www.mitht.ru/e-library

135.

Реакция A~~ ,обе стадии первого порядках, константы

скорости k! и k2 соответственно, протекает в аппарате

идеального смешения. Целевой продукт - вещество В. Найти

оптимальный объем реактора, который обеспечит

максимальную концентрацию целевого продукта на выходе из

аппарата при следующих условиях: v=2м3/мин; kl=2мино1 ; k2=О,5мино !; САо=10. Рассчитать эту концентрацию.

136.

Реакция А+В lпсАJпоВj( >J: проводится в установке, состоящеи~

из реактора идеального смешения объемом V и узла разделения. Смесь А и В с расходом v и равными концентрациями СДО=СВО поступает на вход установки. Перед реакторомк ней добавляется

такая же смесь с теми же концентрациями, идущая из узла

разделения. После реактора реакционная смесь подается в узел

разделения, где полностью разделяются продукт и

непрореагировавшие реагенты, Последние, как уже сказано,

возвращаются на вход реактора, а продукт выводится на склад.

Проанализируйте возможность существования стационарных режимов работы такой установки. Если стационарный режим один, сформулируйте условия его осуществимости. Если таких

режимов несколько, проанализируйте их на устойчивость.

137.

Условия совпадают с условиями задачи 136, но реакция:

А lпоА;k >В ,задана концентрация САО'

138.

Условия совпадают с условиями задач 136 и 137.

Реакция: А 1 по A;k l	>в
<1 по в;	k2

56

http://www.mitht.ru/e-library