ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Расчет реакторов по кривым отклика без учета макросостояния систеКоэффициент эффективности реактора из "Методы кибернетики в химии и химической технологии" В практике проведения химических реакций вследствие неполноты завершения процесса в одной ступени реактора идеального смешения и необходимости (по технологическим соображениям) обеспечить интенсивное перемешивание прибегают к использованию цепочки или каскада реакторов идеального смешения (рис. У1П-2). [c.303] Изменение концентраций в каскаде реакторов может быть представлено графически в следующем виде (см. рис. УП1-2,б). Каждый реактор представляет одну ступень изменения концентраций, так как концентрации в каждом реакторе изменяются скачком. Соединяя вершины ступеней одной линией, получим кривую, аналогичную кривой реактора идеального вытеснения. Чем больше ступеней изменения концентраций, или, что то же самое, чем больше реакторов в каскаде, тем ближе система к реактору идеального вытеснения. С другой стороны, трубчатый реактор идеального вытеснения можно представить как каскад из большого числа проточных реакторов с мешалками, обладающий тем же самым суммарным объемом. [c.303] Ниже рассмотрены методы расчета каскада реакторов идеального смешения. [c.304] Для реакций высоких порядков выражение Слт через Сла становится очень сложным, и поэтому применение алгебраического метода затруднительно. [c.304] По полученному уравнению построен график (рис. УПЬЗ). Так как величина кх прямо пропорциональна объему, то из представленных кривых следует, что для значений хд объем /кх (отнесенный к одному реактору) уменьшается с увеличением числа реакторов и возрастанием степени превращения. [c.304] Значения относительных объемов в зависимости от числа реакторов т и степени превращения х представлены в табл. УПМ. [c.304] Полученные соотношения показывают, что при двух реакторах общий объем можно уменьшить почти наполовину по сравнению с тем, который был при одном реакторе, а при трех реакторах— на треть. [c.305] Итерационный метод расчета. Итерационный метод расчета каскада реакторов позволяет получить решение для реакции любого порядка п при любом числе реакторов и различных объемах реакторов. [c.305] Уравнение (VIII,83a) можно решить для каждого реактора любого объема, начиная с первого. [c.306] Для заданной входной концентрации Ст-1 уравнение (VIII,86) является линейным относительно концентрации на выходе. [c.306] Пример У1П-1. В аппарате непрерывного действия с мешалкой, емкость которого Уг=200 л, проводится реакция ее кинетика описывается уравнением Шг= 1,6с моль-л- -мин- . [c.307] Определить степень превращения реагента, если скорость подачи смеси Имяи=400 л/мин и начальная концентрация Со=1,2 кмоль/л. [c.307] Пример УП1-2. Решить предыдущую задачу при условии, что реакция проводится в двух последовательных реакторах. [c.307] В рассматриваемых случаях вследствие сравнительно малой кривизны f(v) для решения уравнений оказывается достаточным и одной итерации. [c.307] Пример У1И-3. В реакторе проводится процесс жидкофазного разложения, протекающий по уравнению —Wri=k , где константа скорости к = = 0,307 мин-. Найти непревращенную долю реагента в реальном реакторе В сравнить с долей иепревращенного реагента в аппарате идеального вытеснения тех же самых размеров. Среднее время пребывания Тор=15 мин. [c.307] РАСЧЕТ РЕАКТОРОВ ПО КРИВЫМ ОТКЛИКА БЕЗ УЧЕТА МАКРОСОСТОЯНИЯ СИСТЕМЫ. [c.308] Таким образом, имея из опыта кривую отклика (распределения) с(т) для аппарата данного типа и информацию о кинетике процесса в виде значения A—f( ), можно определить степень превращения в неидеальном аппарате. [c.308] Обозначим объемную скорость потока, входящего в систему, через Ус, общее количество вводимого в поток индикатора как Уи и мгновенное значение концентрации индикатора через Си. Предположим далее, что вследствие движения жидкости за время Ат индикатор проходит ограниченную площадь ДF, где протекает химическая реакция, причем истинная скорость жидкости лежит в пределах от ш до ш-ЬДш, а Аге мало по сравнению с т. [c.308] На практике затруднительно отделить параметры чистой кинетики от гидродинамических факторов в этом случае можно поступить следующим образом. Значение С(т) получают, как обычно, из кривой отклика системы далее, чтобы удовлетворить принятой степени превращения, или отношению Ск/Сн, методом подбора находят константу скорости реакции к. Величина к будет представлять собой истинную константу скорости реакции в реальных условиях протекания химического процесса. Ее значение будет зависеть только от химических и кинетических факторов, влияющих на процесс, и не будет зависеть от уровня смешения и характера проведения процесса. [c.310] Вернуться к основной статье