8 - 28 Реакторы

Чтобы установить операцию Реактор идеального вытеснения, нажмите <F12> и выберите нужный реактор в появившемся окне, или нажмите соответствующую кнопку в кассе объектов.

8.4.1 Добавление реактора идеального вытеснения

Добавить операцию в расчет можно следующим образом:

1В меню Схема выполните команду Добавить операцию (F12). Откроется окно выбора операции.

2Среди Групп операций выберите Реакторы.

3Из списка имеющихся операций выберите Plug Flow Reactor (Реактор идеального вытеснения).

4Нажмите кнопку Добавить. Откроется специализированное окно операции.

ИЛИ

1В меню Схема выполните команду Касса объектов (F4).

2Дважды щелкните по иконке Реактор идеального вытеснения.

Откроется специализированное окно операции

Реактор идеального вытеснения (РИС)

Для того, чтобы не рассчитывать операцию во время вычислений, поставьте флажок в поле Отключить. ХАЙСИС не будет рассчитывать аппарат до тех пор, пока вы не уберете флажок.

8.5 Специализированное окно реактора идеального вытеснения

Вокне имеется шесть закладок:

•Данные

•Реакции

•Расчет

•Рабочая таблица

Реакторы 8 - 29

•Результаты

•Динамика

8.5.1Закладка Данные

Закладка Данные реактора идеального вытеснения имеет пять страниц:

Страница	Описание
Соединения	Задаются имена потоков питания и продуктов.
Параметры	Можно задать гидравлическое сопротивление и тепловую
	нагрузку.
Теплопередача	Можно задать параметры теплообмена.
Переменные	Позволяет создать пользовательские переменные, которые
пользователя	будут использоваться в этой или в других операциях.
Примечания	Позволяет задать текстовое описание реактора.

Страница Соединения

На странице Соединения можно задать имя реактора, а также имена потоков питания, продукта и энергии.

Если имя энергетического потока не задается, реактор считается адиабатическим.

8 - 30 Реакторы

Страница Параметры

На странице Параметры имеются две групповые рамки, в которых пользователь указывает, как рассчитывается гидравлическое сопротивление и нагрузка.

Группа Сопротивление

С помощью селективных кнопок укажите, каким образом определяется сопротивление реактора:

Кнопка

Описание

Задано

Сопротивление реактора задается пользователем.

Уравнение

Для расчета сопротивления используется уравнение Ergun.

Ergun

Параметрами уравнения являются размеры реактора и

характеристики потока:

∆PgC

ϕS DP

ε3

150(1 − ε)

(8.31)

2

=

+1.75

L

1 − ε

ϕ

ρV

S

D V

ρ / µ

P

где ∆P - сопротивление реактора,

gc - ускорение свободного падения,

L - длина реактора,

ϕs - сферичность частиц катализатора,

Dp - диаметр частиц катализатора,

ρ - плотность потока,

V - скорость, отнесенная к полному сечению реактора,

ε - доля свободного пространства,

µ - вязкость потока

Если выбрана кнопка Уравнение Ergun для реактора без

катализатора, ХАЙСИС задаст ∆P=0.

Когда выбрана кнопка Уравнение Ergun, значение в поле Сопротивление меняет цвет с голубого на черный, показывая, что значение рассчитано ХАЙСИС.

Реакторы 8 - 31

Группа Нагрузка

С помощью селективных кнопок укажите, каким образом определяется тепловая нагрузка реактора:

Кнопка	Описание
Формула	ХАЙСИС рассчитает тепловую нагрузку после того, как Вы
	зададите информацию на странице Теплопередача.
Задана	Нагрузка реактора задается пользователем.

На странице имеются селективные кнопки Нагрев и Охлаждение, которые указывают, является ли энергетический поток нагревающим или охлаждающим. Какая бы кнопка ни была выбрана, это не влияет на знак энергетического потока. Если выбрана кнопка Нагрев, энергия подводится к реактору. Если выбрана кнопка Охлаждение, энергия отводится от реактора.

Страница Теплопередача

Вид страницы Теплопередача зависит от того, какая селективная кнопка выбрана в групповой рамке Теплообмен в корпусе:

•Формула

•Задано

Селективные кнопки Формула и Задана, касающиеся тепловой нагрузки реактора, имеются на двух страницах Параметры и Теплопередача.

Задана

Когда выбрана кнопка Задана, появляется групповая рамка Теплопередача, в которой расположены следующие поля:

Объект Описание

Энергетический поток Имя энергетического потока.

Нагрузка	Заданная нагрузка энергетического потока.
Нагрев/Охлаждение	Выбор любой из этих кнопок не влияет на знак
	энергетического потока. Если выбрана кнопка Нагрев,
	энергия подводится к реактору. Если выбрана кнопка
	Охлаждение, энергия отводится от реактора.

Формула

Если выбрана кнопка Формула, Вы должны объяснить ХАЙСИС, как рассчитывается нагрузка для каждого участка реактора на основе локальных коэффициентов теплопередачи в корпусе и внутри труб с помощью уравнений 8.32 и 8.33.

8 - 32 Реакторы

Если выбрана кнопка Формула, с реактором должен быть связан энергетический поток. Нельзя использовать эту возможность для адиабатического реактора.

Qj = U j A(Tbulkj −Toutj )

(8.32)

где Qj - количество тепла, переданного на участке j,

Сопротивление стенки трубы не учитывается

Uj - общий коэффициент теплопередачи для участка j,

A - поверхность труб,

Tbulkj - средняя температура среды на участке j,

Toutj - температура снаружи труб (теплоносителя)

	1	=	1	+	1	+	xw	(8.33)
	U		hout		hw		km

где U - общий коэффициент теплопередачи,

hout - коэффициент теплоотдачи снаружи труб (со стороны теплоносителя), hout - коэффициент теплоотдачи внутри труб,

xw/km - член, учитывающий теплопроводность труб (не учитывается в расчетах)

Последний член в уравнении 9.19 (толщина стенки трубы, деленная на теплопроводность материала трубы) не играет существенной роли и не участвует в расчетах реактора идеального вытеснения.

На каждом участке тепло передается между средой в трубках и теплоносителем. Параметры, используемые для определения нагрузки, задаются в двух групповых рамках Характеристика греющей среды и Теплообмен в трубках.

Характеристика греющей среды

Если с реактором связан энергетический поток с заданной нагрузкой и выбрана кнопка Формула, будет выдано сообщение о несоответствии, поскольку заданная и рассчитанная программой нагрузки не совпадут.

В этой групповой рамке Вы можете редактировать параметры, которые используются для расчета тепла, передаваемого со стороны теплоносителя для каждого участка Qj.

Параметр	Обозначение	Описание
Коэффициент	hout	Задайте значение коэффициента
теплоотдачи стенки		теплоотдачи снаружи труб.

Реакторы 8 - 33

Мольный расход	m	Мольный расход теплоносителя
Теплоемкость	Cp	Теплоемкость теплоносителя
Температура входа	T	Температура теплоносителя на входе в
		реактор.
Рассчитанная	Qj	Рассчитанная нагрузка для каждого участка
нагрузка		реактора.

Температура теплоносителя на каждом участке определяется из уравнения:

Qj = mCp (Tj −Tj +1 )

(8.34)

Теплообмен в трубках

В этой групповой рамке Вы можете с помощью селективных кнопок выбрать метод определения коэффициента теплоотдачи внутри труб (hw) и задать необходимые параметры:

Кнопка	Описание					Вид окна
Задано	Задайте значение коэффициента
	теплоотдачи внутри труб.
Эмпирический	Задайте коэффициенты
	эмпирического уравнения,
	которое связывает коэффициент
	теплоотдачи и расход потока:
	hw = A × РасходB			(8.35)
	Также Вы можете выбрать
	единицы расхода - Мольные,
	Массовые или Объемные.
Стандартный	Задайте коэффициенты для
	расчета числа Нуссельта, которое
	затем используется в расчете
	коэффициента теплоотдачи:
		Nu = A × Re B × Pr C
		Nuk g		(8.36)
	hw =			(8.37)
		Dp

ХАЙСИС принимает по умолчанию следующие коэффициенты: A=1.6

В=0.51 С=0.33

Страница Переменные пользователя

	На этой странице можно создавать и использовать собственные	Подробнее см. Раздел
		1.3.8 –
	переменные.
		Закладка/страница
		Переменные
		пользователя.