ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Математическое описание периодических физикохимических процессов из "Расчеты и исследования химических процессов нефтепереработки" Выше отмечено, что математическое описание состоит из уравнений материального баланса по каждому из компонентов, а также из уравнений балансов тепловой и кинетической энергии. При наличии нескольких фаз возможна запись балансов для каждой фазы отдельно. [c.79] Поскольку в реальном аппарате существуют поля физических величин, уравнения балансов записывают для элементарного объема аппарата только в этом случае можно использовать истинные, а не средние физические величины. Интегрирование (суммирование) уравнений элементарных балансов для всего аппарата с учетом условий на входе в аппарат или в начале процесса (краевых условий) позволяет описать как результаты процесса, так и поля физических величин внутри аппарата. [c.79] Обычно в химической технологии уравнения материального баланса используются для расчета полей масс компонентов, уравнение баланса тепловой энергии — для расчета температурного поля, уравнение баланса кинетической энергии — для расчета поля давления. [c.79] Раздельная запись уравненш балансов тепловой и кинетической энергии возможна потому, что в большинстве физико-химических процессов эти две формы энергии не переходят друг в друга. [c.80] В общем случае интегрирование осуществимо лишь для системы всех уравнений балансов. В частных случаях из математического описания процесса можно исключить некоторые уравнения балансов. Возможные ситуации представлен . в табл. 111-1. В этой таблице физико-химические процессы сгруппированы по физическим характеристикам, без учета их механизма или конструктивного оформления такая группировка удобна для рассмотрения видов уравнений балансов. [c.80] Такие уравнения должны быть записаны для каждого из реагирующих веществ. [c.80] В последующем будем понимать нод йУ элементарный объем трубы сечением 8 и длиной х У = 5(1х. [c.80] Здесь Д — коэффициент молекулярной диффузии знак минус показывает, что диффузионный поток идет в направлении убыли концентрации, т. е. что этот поток выходит из объема. [c.81] Соотношения (7) —(9a) применимы для однофазной системы. Для многофазных систем можно использовать видоизмененные формы записи закона Фика. [c.82] Величина входит в критерий Пекле для продольного перемешивания Ре = оЬ 01 . Ее находят на основании экспериментальных данных по критериальным зависимостям Ре , = = /(Ве, Ргд ). Аналогичные зависимости получены и для критерия Пекле, характеризуюш,его поперечное (по радиусу) перемешивание Ред = . [c.83] Для многостадийного химического процесса, в котором вещество образуется по нескольким стадиям со скоростями и) ,. . [c.83] Накопление тепла в объеме. [c.83] Теплоту можно выразить через изменение температуры А Г в рассматриваемом объеме V за время т. [c.84] Здесь Л — коэффициент теплопроводности знак минус пока ы-вает, что поток идет в направлении убыли температуры. [c.84] Здесь т = 0,80, п = 0,37 — при нагревании тп = 0,80, п = = 0,30 — цри охлаждении. [c.85] В соотношение (111-31) могут входить или только тепловые критерии (тогда оно используется для определения коэффициента теплоотдачи а), или только диффузионные критерии (тогда оно используется для определения коэффициента массопередачи Р). [c.86] При адиабатическом процессе в уравнении теплового баланса можно пренебречь количеством тепла 5, передаваемого через стенку. Уравнение (П1-17а) позволяет определить условия изотермичности, при которых температура вдоль слоя в любое время будет практически постоянной. [c.86] Исключать уравнение теплового б.аланса из математического описания процесса можно лишь в том случае, когда аналхй этого уравнения показывает, что процесс в рассматриваемых условиях практически изотермичен. [c.86] В общем случае уравнение теплового баланса не может быть решено независимо от уравнения материального баланса. Однако в отдельных случаях, например для адиабатического процесса, дифференциальное уравнение теплового баланса может быть проинтегрировано независимо от уравнения материального баланса. Для иллюстрации приводится пример. [c.86] Пример 111-1. В реактор установки каталитического крекинга с движущимся слоем шарикового катапп,затора поступают параллельно потоки паров сырья п каталп,затора. Определить объем. зоны интенсивного теплообмена Уз, на выходе из которой температуры потоков отличаются на 1 от температуры теплового равновесия. Известны следующие характеристики процесса поток сырья Сс = 13,5 кг/сек (48,6 т/ч)-, поток катализатора Ск = = 27 кг/сек (97,2 т/ч)-, температуры поступающего сырья Гое = 748 К п поступающего катализатора Гцк = 783 К теплоемкости сырья = = 3000 дж/(кг град) п катализатора с = 1000 дж/ кг град) дпаметр зерна катализатора ( з = 3-10 м доля свободного объема в реакционной ясно е = 0,5 коэффициент теплоотдачи от зерен катализатора к парам сырья а = 465 дж/(м сек град). [c.86] Вернуться к основной статье