Адиабатический температурный режим
Рассмотрим реактор типа РПС (в качестве элементарного объёма выступает весь объём реактора). Составим тепловой баланс для всего реактора в целом (реактор работает в стационарных условиях). Уравнение теплового баланса реактора типа РПС (в адиабатических условиях):
-начальный мольный поток. -теплоёмкость смеси на входе в реактор. -температура смеси на входе в реактор.
Расчленим по компонентам
∑
Считаем, что -средняя теплоёмкость на входе в реактор.
Учитываются все компоненты, поступившие в реактор.
-неизвестна. не вычислить, так как . Примем допущение, что . Это допущение вносит незначительную долю ошибки в расчет. Молярная теплоёмкость веществ ( ) в газообразной форме отличается друг от друга незначительно, поэтому изменение состава не приведёт к существенному изменению средней теплоёмкости. Зависимость вносит значительную ошибку, но в уравнении скорости процесса в константе равновесия учтена температурная зависимость. Поэтому -средняя теплоёмкость смеси на выходе из реактора. Так как неизвестна, но мы знаем, что связанна с коэффициентом изменения числа молей смеси, а он учитывает приращение концентрации компонентов, входящее в уравнение скорости процесса, то для первоначального рассмотрения можно принять: Тогда
-удельный тепловой эффект химической реакции. -скорость реакции. - объём реактора. Автоматическое определение знака: - коэффициент при ключевом компоненте.
Закон Гесса (определение теплового эффекта химической реакции):
берём при 298К.
Так как мы рассматриваем неравновесное состояние( ).
-Адиабатический коэффициент.
Физический смысл адиабатического коэффициента - изменение температуры реакционной смеси при полном превращении ключевого компонента. Вывод уравнения теплового баланса для реактора типа РИВ Адиабатическая модель РИВ:
Адиабатическая модель РПС:
Проектирование РИВ: Рассмотрим экзотермическую реакцию. 1. Температура не является управляющим параметром. Управляющим параметром является температура на входе в реактор. , остальные параметры равны нулю на входе в реактор. Так как , следовательно, будет соответствовать некоторое значение равновесной степени превращения. Так как реакция является экзотермической, то при увеличении температуры в соответствии с принципом Ле-Шателье равновесие смещается в сторону исходных веществ, то есть по мере протекания реакции равновесие смещается в сторону исходных веществ, то есть скорость стремится к нулю, а производительность - к предельному значению.
Поскольку при протекании реакции температура возрастает один из сомножителей в уравнении скорости (константа скорости растёт, а движущая сила процесса падает), причём движущая сила уменьшается по двум признакам: увеличение температуры приводит к уменьшению константы равновесия, а изменение концентрации реагентов (исходных веществ увеличивается, а продуктов уменьшается) приводит к снижению концентраций, составляющих ДС. Следовательно, скорость проходит через экстремум, то есть когда рост константы скорости превышает рост убывание ДС, то мы находимся в состоянии вдали от равновесия, а если ДС мала, то величина константы скорости не имеет значения. -вогнуто-выпуклая кривая. Точка перегиба- максимум скорости. 2.Температура на входе в реактор растёт. Рост скорости существенен, а затем резко снижается. Отсюда следует, что при проведении обратимой экзотермической реакции увеличение входной температуры выгодно только в том случае, если реакцию проводят вдали от равновесия. Для модели РИВ объёмы реактора, при которых наблюдаются пересечение степени превращения и скорости не совпадают. Связано это с тем, что в соответствии с дифференциальной формой уравнения материального, баланса производная от пропорциональна скорости, следовательно, в точке пересечения тангенс угла наклона касательных разный. Для адиабатического РПС характер зависимостей при проведении процесса в адиабатическом режиме аналогичны РИВ, за исключением случая, когда в РПС наблюдаются зоны множественности стационарных состояний. Применимо к сравнению реакторов, работающих в адиабатическом режиме можно использовать следующую методику: Надо сравнить среднюю скорость в РИВ и РПС. Для этого сравним ДС РИВ и РПС. Очевидно, что в соответствии с допущениями, которые мы делали для моделей: Вывод: При проведении экзотермической обратимой реакции в РПС будем предпочтительней в том случае, если процесс проводится вдали от состояния равновесия, а РИВ- если процесс проводится вблизи равновесия, то есть для обеспечения высокой скорости процесса более выгоден РПС, а если необходимо обеспечить высокую степень превращение, то выгоден РИВ.
Популярное: Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация... Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1853)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |