ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Распределение температур в катализаторной зоне в круглой трубе из "Общий курс процессов и аппаратов химической технологии" Ниже представлены некоторые характерные примеры использования рассмотренных представлений о теплопередаче для решения отдельных химико-технологических задач. [c.535] Среди задач химической технологии нередко встречаются связанные с гетерогенными химическими реакциями, отличающимися высокими тепловыми эффектами и проводимыми в непрерывном режиме при движении газа (жидкости) через неподвижный слой зерен катализатора. При этом катализатор-ная зона может иметь различную конфигурахшкз. Часто реакция протекает селективно (с минимумом побочных продуктов) и хорощими выходами лишь в определенном достаточно узком интервале температур чтобы удержать процесс в этом температурном интервале, необходимо отводить теплоту экзотермической реакции (либо подводить — в случае эндотермической). Это делается с помощью теплоносителя снаружи катализаторной трубы — холодного или горячего, кипящего или конденсирующегося. Для грамотной организации такого процесса необходимо уметь рассчитывать температурное поле в катализаторной зоне, т.е. определять интенсивность переноса теплоты внутри слоя катализатора и между этим слоем и стенкой, ограничивающей зону катализатора. Это позволит, например, выбрать диаметр катализаторной трубки, рационально организовать теплосъем (теплоотвод) и т.п. [c.535] Для простоты полагаем, что вдоль катализаторной трубки температура не изменяется (иначе говоря, продольный перенос теплоты не рассматривается) обсуждается только изменение температур по радиальной координате. Теплота в сечении слоя катализатора переносится за счет кондукции (внутри зерен и в точках их соприкосновения) и конвекции (при движении синтез-газа между зернами) определенный вклад может вносить и излучение. Интенсивность теплопереноса удобно выражать, используя понятие эквивалентной теплопроводности — соответственно формуле (7.7). Коэффициент теплоотдачи от слоя катализатора к стенкам трубы обозначим а. [c.536] Составляющая Хконд зависит от теплопроводности материала зерен катализатора и еще более — от порозности слоя eq и теплопроводности газа X. Составляющую конв обычно представляют в форме конвА = 5 Ре, где Ре = Re Pr, а В находят в зависимости от отношения диаметров катализаторной трубки и зерна D/d, а также формы зерен порядок В = 0,1. Составляющая Х в зернистом слое играет, как правило, подчиненную роль из-за относительно невысоких температур и многократного взаимного экранирования зерен. Коэффициент теплоотдачи от слоя к стенке а определяют по эмпирическим и полуэмпирическим соотношениям. [c.536] Перенесем последнее слагаемое в правую часть и домножим все члены равенства на гйг. [c.537] В левой части (в) стоит полный дифференциал А Щ, так что (иг) = - гАг. [c.537] Температурный перепад в стенке трубы, как правило, очень мал. Если при этом теплота реакции снимается кипящей жидкостью (высокие коэффициенты теплоотдачи снаружи трубы), то температуру 0 без существенной погрещности можно принять равной температуре кипящей жидкости /нш- В противном случае величину 0 придется рассчитывать с помощью уже известных уравнений теплопереноса либо оперировать величиной /н,п вместо 0 и коэффициентом теплопередачи к вместо а. [c.538] Вернуться к основной статье