ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Баланс энергии из "Анализ процессов в химических реакторах" При выводе уравнения баланса энергии будем пренебрегать потенциальной энергией реагентов, так как она обычно незначительна и в любом случае зависит от физических условий в реакторе. [c.260] Уравнение (IX.24) вместе с уравнениями (IX.9), (IX.10) и (IX.14) дает систему Д 4- 3 уравнений для И степеней полноты реакцип и термодинамических переменных р, Р п Г. [c.261] Это же относится к случаю, когда Тс является заданной функцией Z. [c.262] Интегрируя уравнение (IX.25) или систему уравнений (IX.25), (IX.26) иока не будет выполнено это конечное условие, получим необходимую дливгу реактора. Оценив размеры реактора, можно приступить к его детальному проектированию и экономическим расчетам. С помощью вычислительной машины можно провести выбор оптимальных параметров реактора. Далее мы рассмотрим простейшую задачу теоретической оптимизации — выбор наилучшего профиля температур по длине реактора. [c.265] Упражнение IX.6. Покажите, что при постоянной температуре общий объем реактора будет наименьшим, если АС как можно более велико, и чю объем реактора не может быть меньше, чем W kgl — k g ). [c.265] Упражнение IX.7. Покажите, что при постоянном р последовательность N реакторов идеального смешения с временем контакта pL/GN в пределе — оо дает ту же степень превращения, что и трубчатый реактор. [c.265] Опишите в общих чертах метод, которым вы решали бы задачу, если бы-теплом реакции нельзя было пренебречь, предполагая, что температура походной смесп равна 150° С и реактор работает адиабатически. [c.265] Таким образом, мы получили такое оптимальное решение, какого ожидали с самого начала. [c.268] На рис. IX.5 показана зависимость оптимальной температуры от координаты 2. В случае необратимой или обратимой эндотермической реакции температура повсюду должна быть максимально допустимой. [c.268] Оптимальное решение для двухсекционного реактора можно найти графически, нанеся на второй квадрант рпс. IX. 8 контуры постоянных значений Ьх и начертив в третьем квадранте кривую Ьу (О, II), как показано на рисунке. Чтобы найти 1/2 (О, Ео) можно действовать следующим образом. Предположим, что точка А представляет промежуточную степень полноты реакции после первой стадии. Проведя вертикальную линию до точки В и горизонтальную до точки С, получим минимальную длину, необходимую для достижения этой степени полноты реакции. Пусть точка Q представляет суммарную длину двух секций и PQ, В8 — прямые с наклоном 1 соответственно. Тогда абсцисса точки В или ордината точек Е шР равна длине второй секции, и точка, представляющая вторую секцию, должна лежать на контуре СН, соответствующем этой длине. Но является ординатой точки /, лежащей вверх по вертикали от точки А, так что точка (1 , Ц) для второй секции должна находиться на горизонтали, проведенной через точку 7 и, следовательно, совпадать с точкой Н. Пробуя различные положения точки А (пли В), можно добиться максимального значения Ц (абсциссы точки Я). [c.270] графическое построение оптимального решения для реактора с двумя изотермическими секциями. [c.270] Влияние продольного перемешивания на оптимальную температуру в изотермическом реакторе исследовано Адлером и Вортмей-ером (см. библиографию на стр. 302), которые нашли, что эффект незначителен при числах Пекле ОЫрЕ 10 Е — эффективный коэффициент продольной диффузии). [c.271] Упражнение IX.10. Выведите из уравнения (IX.38), что величина 1 + / всегда положительна. [c.271] Уиражнение IX.12. Поставьте задачу отыскания минимальной длины реактора, необходимой для увеличения степени полноты реакции от = О до некоторого фиксированного значения, и репгате ее описанным выше методом. [c.271] Упражнение IX.13. Покажите, что задачи поиска максимума I (0) — (Ц ири фиксированном Ь, а также максимума (0) — (Ь) — ХЬ и минимума Ь ири заданных (0) и (Ь) эквивалентны и приводят к одинаковому оптимальному решению. [c.271] Упражнение IX.16. Разработайте способ графического построения оптимальных значений при любых заданных р, и 5, использующий графики правой и левой части уравнения, ириведенного в упражнении IX.15. [c.271] Для определенности мы будем говорить об экзотермических реакциях и охлаждении, но надо помнить, что все рассматриваемые уравнения применимы и к эндотермическим реакциям, требуюш,им нагревания реагирующей смеси. Существенное различие между ЭТИД1И процессами состоит в том, что скорость обратимой эндотермической реакции, в отличие от экзотермической, всегда увеличивается с температурой поэтому эндотермическую реакцию надо проводить прн максимальной возможной температуре, и задача расчета реактора становится менее интересной. [c.272] Вернуться к основной статье