ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Сравнение математических моделей реакторов из "Методы кибернетики в химии и химической технологии 1968" Количественную оценку моделей реакторов удобно провести методом сравнения наклонов кривых йхЦх в координатах х — т, дифференцируя уравнения материального баланса реакторов в различных условиях теплообмена и принимая для адиабатических условий уравнения (IV, 1) и (IV, 2). [c.212] Полученный фактор всегда меньше единицы, поэтому наклон кривых для реактора идеального смешения всегда меньше, чем наклон для реактора идеального вытеснения следовательно, в изотермических условиях реактор идеального вытеснения всегда предпочтительнее реактора идеального смешения. [c.212] Левая часть выражения (IV, 28) всегда отрицательна, а правая— всегда положительна, поэтому и фактор (IV, 25) всегда меньше единицы. Следовательно, в адиабатическом реакторе идеального вытеснения для эндотермических реакций всегда достигается более высокая степень превращения на единицу объема. [c.213] Из рис. 1У-3 и рис. IV-4, построенного для экзотермических реакций с учетом микро- и макроуравнений смешения при тех же условиях, что и рис. -3, можно сделать следующий вывод. При сравнительно малых и средних значениях х кривые для реакторов идеального смешения в случае экзотермических реакций лежат несколько выше кривых для реакторов идеального вытеснения. Однако при больших значениях степени превращения наблюдается обратное явление, причем ход кривых для реакторов идеального смешения становится аналогичным для изотермических условий протекания экзотермических и эндотермических реакций. В случае эндотермических реакций в аппаратах идеального вытеснения достигается более высокая степень превращения, чем в аппаратах идеального смешения (рис. IV-5). [c.213] На рис. IV-6 представлено изменение относительного времени пребывания, необходимого для достижения данной степени превращения в реакторах идеального смешения (хт) и идеального вытеснения (тв) в случаях значений д и протекания эндотермических, изотермических и экзотермических реакций при ранее указанных значениях /г(о, к, Е/ЯТо и Та/То. Из рисунка следует, что реактор идеального смешения предпочтительнее реактора идеального вытеснения для экзотермических реакций. При изотермических условиях и особенно при эндотермических реакциях наблюдается обратная картина, т. е. реактор идеального вытеснения предпочтительнее реактора идеального смешения. [c.213] Соотношение (IV, 32) справедливо для большинства экзотермических систем в адиабатических условиях. Следует отметить, что если это соотношение не выполняется, скорость реакции будет уменьшаться при увеличении степени превращения и реактор идеального вытеснения окажется предпочтительнее реактора идеального смешения. [c.215] Приведенная ранее оценка средних скоростей реакций позво ляет объяснить эти выводы. Скорость эндотермических реакций уменьшается с увеличением степени превращения вследствие расходования реагентов и уменьшения температуры в системе. Средняя скорость реакции в аппарате идеального вытеснения (где она принимает среднее значение от максимального на входе и минимального на выходе) всегда выше средней скорости в реакторе идеального смешения кроме того, высокая степень превращения достигается только при высоких средних скоростях реакций. Поэтому при теплообмене реактор идеального вытеснения всегда предпочтительнее реактора идеального смешения. [c.215] Влияние сегрегации. На рис. 1У-4 и 1У-5 представлены графики изменения степени превращения в зависимости от безразмерного времени пребывания в моделях реакторов идеального вытеснения и идеального смешения на двух уровнях смешения, соответственно для эндотермических и экзотермических реакций. При графическом построении профилей использовалась температурная зависимость скорости реакции по Аррениусу. При этом температура исключалась путем составления теплового баланса для адиабатического реактора с последующим аналитическим или численным решением для следующих условий / /Го=40 и Га/Го = 0,1. [c.216] Сравнение состояния сегрегации с уровнем молекулярного смешения для эндотермических реакций (см. рис. 1У-5) показывает, что наивысшая степень превращения достигается при сегрегированном состоянии для всех порядков реакций. Разница между этим результатом и результатом, рассмотренным при изотермических условиях, для которых существенен порядок реакции, обязана характеру изменения скорости процесса. В эндотермической системе скорость уменьшается с увеличением степени превращения вследствие расходования реагентов и уменьшения температуры системы. Для описанных выше систем температурный эффект был большим, чем компенсация за счет порядка реакции. [c.217] Вернуться к основной статье