Модели реакторов тепла

На рис. 5.2 представлена схема второго уровня математической модели реактора — модель явлений, происходящих на пористом зерне катализатора. Входными характеристиками блока являются вектор концентраций Свх и температура Твх в свободном объеме слоя, а выходными — вектор потоков различных ком. понентов реакционной смеси Qs и поток тепла через наружную поверхность отдельного зерна. Модель состоит из трех взаимосвязанных частей (обведены пунктиром) / — элемент массоемкости II — элемент теплоемкости III — кинетическая модель, представляющая первый уровень модели реактора в целом. В частях [c.221]

Во-вторых, методами непрерывной параметрической идентификации, основанными на алгоритмах оптимальной фильтрации, строятся гидродинамическая модель, модели тепло- и массопере-носа по последовательно планируемым непрерывным и дискретным наблюдениям. Указанные модели, дополненные моделью зерна, позволяют установить общую модель реактора, а также ее стохастические свойства и свойства параметров. Эта модель испытывается на точность прогнозирования динамических и статических режимов работы реактора. Для этой цели моделируются в соответствии со статическими свойствами параметров модели их случайные реализации и рассчитываются случайные реализации концентрационных и температурных полей в реакторе. Совокупности полученных реализаций позволяют построить гистограммы величин откликов системы, которые характеризуют прогнозирующие свойства модели в интервале изменения технологических параметров процесса. В заключение выполняется расчет конструкционного оформления реакторного узла и оптимальных режимов его эксплуатации. [c.84]

Во-вторых, методами непрерывной параметрической идентификации, основанными на алгоритмах оптимальной фильтрации, строятся гидродинамическая модель, модели тепло- и массопереноса по последовательно планируемым непрерывным и дискретным наблюдениям. Указанные модели, дополненные моделью зерна, позволяют установить общую модель реактора, а [c.19]

Влияние масштаба реактора на структуру его модели. Кинетическая модель реактора не зависит от масштаба, поскольку размеры реакционной системы не сказываются на скорости собственно химического превращения. Однако химическая реакция приводит к изменению состава реагирующей смеси и температуры. Следствием этого является возникновение процессов переноса вещества и тепла, на скорость которых существенно влияет характер концентрационного и температурного полей в реакторе. Указанные поля зависят от формы и размеров реакционной системы. В свою очередь состав и температура очень сильно влияют на скорость химического превращения. В результате этого протекание химического процесса в целом находится в сложной зависимости от размеров аппарата. [c.465]

Математическая модель реактора состоит из уравнений тепло-и массопередачи, а также зависимостей вязкости (по Муни) полимера от режимных параметров процесса полимеризации. В дополнение к известной модели процесса [99, с. 16] введены материальный баланс по водороду, уравнения смешения для мономера в возвратной фракции тв.ф и показателя качества Муни Мг.к готового каучука. При записи модели сразу учтем, что выходные переменные -го реактора являются входами в 1 + 1)-й реактор. [c.158]

В трубчатом реакторе по ряду причин могут возникать отклонения от режима идеального вытеснения. Если отклонение является результатом большого числа малых возмуш,ений, таких, например, как возмуш,ения, вызываемые многократным изменением формы потока в промежутках плотного слоя твердых частиц, то суммарный эффект будет очень похож на диффузию. Действительно, предположение о беспорядочном движении молекул, исходя из которого был выведен закон Фика для молекулярной диффузии, применимо с некоторыми допущениями также и к малым, но макроскопическим элементам потока. Количественные данные, как и следовало ожидать, дают линейную зависимость потока массы или тепла от первой производной по координате 1. Учет дополнительного потока диффузии приводит к модификации модели реактора идеального вытеснения дС д С дС [c.17]

Во многих случаях можно использовать модель реактора идеального вытеснения с передачей тепла через стенку [71, 72, 73, 74/. Система уравнений значительно упростится и примет вид [c.153]

Проблема параметрической чувствительности реактора с неподвижным слоем изучена подробно в >аботе [221] на примере окисления СО по квазигомогенной нестационарной двухмерной модели с учетом продольного переноса вещества и тепла. Установлен гистерезис по выходной концентрации при изменении входной температуры (рис. 3.46). Выявлено, что температура зажигания независима от длины реактора. Переход из кинетической области во внешнедиффузионную происходит скачкообразно. В одномерной модели реактора идеального вытеснения этот скачок определяется как так называемая параметрическая чувствительность. Данную модель можно применять только в области малой чувствительности системы. Модель с продольной диффузией применяют для описания гистерезиса, который наблюдается даже в длинных реакторах с неподвижным слоем. [c.163]

К сформулированным ранее условиям, определяющим адекватность зонной модели реактора с внешним теплосъемом реальному ТТР, следует добавить 1)длина ЗОНЫ теплоотвода должна быть больше длины реакционной зоны, Т.е. />>У/ , 2) количество тепла, отводимого из зоны реакции через стенку, должно быть значительно меньше, чем количество тепла, выделяющегося при полимеризации в этой зоне [c.180]

В гомогенных процессах не происходит переноса вещества или энергии через границу раздела фаз, поэтому в математической модели реактора для проведения гомогенных процессов отсутствует межфазный тепло- и массоперенос. В то же время модели реакторов этого типа, основные уравнения, методы использования безразмерных переменных и параметров и т. п. применяются также для анализа процессов и проектирования реакторов других типов. [c.58]

Потери тепла в окружающую среду при правильно сконструированной модели реактора (см. выше) должны быть равны нулю. [c.185]

ДИНАМИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ работы хим. реакторов, характеризуются изменением во времени величин, определяющих состояние процесса (конц., т-ра, давл. и др.). В динамич. режиме всегда работает реактор периодич. действия, в к-ром ход процесса меняется от момента загрузки сырья до выгрузки готового продукта. Реактор непрерывного действия должен работать в статическом, неизменном во времени, режиме. Однако из-за неизбежных внеш. возмущений, напр, изменения состава сырья, условий отвода или подвода тепла, возникают отклонения от статич. режима. Они м. б. как незначительными, так и существенными, приводящими к заметным изменениям качества продукта, производительности реактора и даже к авариям. Д. р. реакторов непрерывного действия исследуются с помощью матем. моделей реакторов в виде дифференц. ур-ний в обыкновенных или частных производных. [c.173]

Общие проблемы устойчивости работы как адиабатических, так и неадиабатических реакторов с неподвижным слоем исследованы Амундсоном и др. [42, 43]. Выбирая простую модель реактора и записывая уравнения сохранения массы и тепла по отношению как к отдельным частицам, так и для движущейся жидкости, эти авторы получили ряд дифференциальных уравнений в частных производных, подобных уравнениям (166) и (130), которые были решены специальными методами. На основании полученных данных указанные авторы сделали выводы, что в реакторах с неподвижными слоями имеются определенные условия, при которых профили температурных [c.432]

Рассмотренные в гл. 2 модели реакторов учитывали лишь явления массообмена. Наиболее полное описание работы реакторов с кипящим слоем и анализ различных режимов могут быть достигнуты путем совместного исследования процессов тепло- и массообмена. Разумеется, такое исследование является значительно более сложным, и соответствующие модели начали разрабатываться и исследоваться лишь в самое последнее время. [c.144]

Модель реактора без сопротивления тепло- и массопереносу между газом плотной фазы и частицами катализатора [c.175]

Предположение об отсутствии сопротивления тепло-и массопереносу между газом и твердыми частицами часто используется при построении моделей реактора с кипящим слоем. Ниже анализируется вопрос о применимости такой модели. [c.175]

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ РЕАКТОРОВ С УЧЕТОМ ПЕРЕНОСА ТЕПЛА [c.334]

Таким образом, предложенная модель адекватно описывает динамику процесса. Кроме того, данный способ расчета количества отводимого из реактора тепла позволяет исследовать влияние на динамику процесса факторов, изменяющих вид функции распределения жидкости и использовать эти факторы в управлении процессом. [c.113]

Для реакторов гидрирования в паровой фазе трубчатого типа с внешним теплосъемом через стенку в качестве расчетной модели процессов тепло- и массопереноса может быть использован одномерный вариант квазигомогенной модели. Такое приближение оказывается достаточным при относительной малости диаметра трубок и превалирующей роли поверхностных эффектов обмена. [c.169]

Исследование адиабатических реакторов дает естественный переход от реакторов идеального смешения, рассмотренных в предыдущей главе, к трубчатым и периодическим реакторам, которым посвящены последующие главы. Назвать реактор адиабатическим значит определить способ проведения процесса, но ничего не сказать о типе реактора. Как реакторы идеального смешения (в этом мы уже имели случай убедиться), так и трубчатые реакторы могут работать в адиабатических условиях, т. е. без подвода или отвода тепла. В этой главе мы воспользуемся результатами, полученными нами для реакторов идеального смешения, и введем только простейшую модель трубчатого реактора. [c.214]

Если тепло отводится со стенки реактора, то достоверность одномерной модели, очевидно, зависит от того, насколько эффективно поперечное перемешивание в реакторе (см. раздел IX.4). Приняв одномерную модель, следует выразить скорость отвода тепла через суммарный эффективный коэффициент теплопередачи к [c.272]

Рассматриваемая модель, впервые предложенная для каскада реакторов с мешалками, описывает состояние потока в секционированных колоннах, между секциями которых нет рециркуляционных потоков, а внутри каждой секции достигается полное перемешивание. Модель можно использовать в расчетах тепло- и массообменных аппаратов и химических реакторов. [c.116]

Устойчивость реакторов с полным перемешиванием для гомогенных процессов являлась предметом изучения многих исследователей. Система в этом случае описывается обыкновенными дифференциальными уравнениями первого порядка. В случае гетерогенных каталитических процессов задача сильно усложняется. Модель реактора с неподвижным слоем катализатора рассматривали Лин Шин-лин и Амундсон Анализировался адиабатический реактор, в котором отсутствует радиальный тепло- и массоперенос. Выло принято также, что тепло- и массоперенос в осевом направлении осушествляются только за счет вынужденной конвекции. Скорость потока считалась равномерной по всему сечению реактора, а влияние длины реактора и изменения температуры на скорость потока — пренебрежимо малыми. Тепло- и массообмен происходил на пористой поверхности зерен катализатора. Исследовалась необратимая реакция первого порядка типа А—-В. Более сложные реакции также могут быть рассмотрены с помошью этого метода без введения дополнительных параметров. Полученная система дифференциальных уравнений была решена методом характеристик. [c.262]

Вследствие высокой температуропроводности реакторы с кицящим слоем являются аппаратами идеального смешения по теплу и тепловой баланс для них составляется в целом по реактору. Поэтому основу математической модели реакторов составляет система уравнений материального баланса веществ в изотермических условиях. [c.312]

Общие принципы. Математические модели сложных объектов, построенные на основе системного подхода, всегда иерархич-ны. Верхним, шестым уровнем модели реактора с неподвижным слоем катализатора является математическое описание химического цеха или агрегата, рассматриваемого как система большого масштаба. Эта система состоит из значительного числа взаимосвязанных процессов, реализуемых в различных аппаратах. Математическая модель процессов в реакторе (пятый уровень — модель контактного аппарата) входит как составная часть в математическую модель агрегата в целом. Несмотря на большое многообразие схем контактных аппаратов, есть в них одна общая часть — слой катализатора (четвертый уровень), математическое описание которого входит как основная часть в модель реактора. Другие составные части модели представляют собою различные теплообменные устройства, котлы-утилизаторы, смесители, распределители. При создании математической модели реактора учитывают взаимное расположение слоев катализатора, наличие рецикла вещества и (или) тепла внутри контактного отделения. [c.66]

Для моделирования процесса разработана нестационарная двухфазна модель реактора с псевдоожиженным слоем катализатора. В модели,учте тепло- и массоперенос в плотной фазе за счет теплопрводности и пр ольно [c.121]

Математическая модель реактора КС. Математическое описание реактора КС с организованным (насадкой) псевдоожиженным слоем катализатора может быть представлено моделью идеального вытеснения по веществу и идеального смешения по теплу [74]. Если исходные вещества и продукты реакций (11,291) занумерованы в следующем порядке 1 — С2Н4 2 — С2Н4О 3 — О2 4 — [c.115]

Различные примеры моделей реакторов с противотоком относительно внутреннего тепло- и массообмена обсуждались в гл. VI. Уравнения трубчатых реакторов с перемещиванием учитывают то же свойство, в результате которого образуется обратный тепловой поток, включенный Ченом и Черчилем (1970 г.) в модель трубчатого реактора идеального вытеснения. Невозможно, да и не нужно, составлять полный список таких случаев, но стоит все же рассмотреть по крайней мере две модели, с внутренним рециклом, чтобы показать распространенность этого явления. [c.241]

Полученная модель была бы настолько сложна, что не могла бы быть решена ни на одной из существующих вычислительных машин и поэтому не имела бы никакого практического значения. Е связи с этим при построении модели слоя катализатора используется предположение о квазигомогенности процессов в слое катализатора, предполагающее, что источники химических превращений распределены равномерно по объему реактора. Это предположение позволяет использовать уравнения гомогенных процессов, что значительно упрощает задачу. Составляющими элементами этого уровня являются модели переноса тепла и вещества в слое катализатора, модели процессов переноса тепла и вещества к наружной поверхности, наблюдаемая скорость в зерне. Таким образом, в данном олу -чае мы имеем наглядный пример того, что математическая модель К -го уровня не является некоторой комбинацией математических моделей ( К -1)-го уровня, а является их разумной аппроксимацией. [c.30]

Влияние коэффициентов массо- и теплообмена между пу зырямн и газом плотной фазы на число стационарных режимов реактора. Численные результаты. . . . , Модель реактора без сопротивления тепло- и массоперено су между газом плотной фазы и частицами катализатора Устойчивость стационарного режима. . . . . . . Численный анализ нестационарного режима работы реак [c.4]

Результаты численных расчетов [106] свидетельстЬу-ют о возможности использования предположения об иде-альн0м смешении по теплу и веществу в твердой фазе слоя. Это позволило построить и детально исследовать [105 более простую модель реактора с использованием допущений об идеальном перемешивании по теплу и веществу в твердой фазе и в газе плотной фазы слоя. В отличие от [106] в [105] рассмотрена нестационарная модель. Благодаря существенному упрощению математической формулировки модели оказалось возможным получить точные критерии существования множественных режимов, изучить устойчивость стационарных режимов и исследовать поведение системы при переходах между ними. [c.158]

В стационарном режиме уравнения тепло- и массопе-реноса и краевые условия для данной модели реактора принимают вид [c.164]

Показано, что в условиях эксперимента в лабораторной модели реактора, имеющей диаметр 38 мл1, оптимальный режим хлорирования дивинила в 1,2- и 1,4-дихлорбутены создается в случае применения в качестве носителя тепла кварцевого песка с размером зерен 0,2—0,25 мм при высоте слоя, равном в спокойном состоянии 1— 1,5 диаметрам аппарата. Другими оптимальными условиями процесса являются отношение хлора к дивинилу, равное 1 2 температура реакционной зоны 220—230° С объемная скорость газов в реакторе 3500 лfчa на 1 л носителя в спокойном состоянии разбавление хлора азотом в соотношении N3 Ы2=2,3 1. [c.260]

Рассматривая математическую модель как систему уравнений, описываюш их в целом весь процесс плазменной обработки дисперсных материалов, в обш ем случае можно представить ее как ряд подсистем, каждая из которых характеризует определенную стадию процесса. Такими стадиями процесса, каждая из которых может быть описана рядом уравнений, представляюш их собой подсистему, являются движение частиц дисперсного материала в потоке плазмы, теплообмен плазмы со стенками канала реактора, тепло обмен частиц материала с плазмой на стадиях их нагрева, плавления и перегрева расплава до температуры испарения или начала химических превраш ений и, наконец, теплообмен на стадии пспа-рения или протекания химических превраш ений. В состав математических моделей могут быть также включены подсистемы уравнений, характеризуюш ие стадии конденсации частиц из газовой фазы и последуюш ей их коагуляции. [c.36]

Изучение и оценка переноса тепла в реакционном объеме представляют большие трудности. Особенно это относится к реакторам с насадкой, так как тепл оперен ос в них осуществляется не только через массу реагирующего газа или жидкости, но и непосредственно через твердую фазу. В ряде случаев в тепловом балансе необходимо учитывать также и лучеиспускание. Поэтому, чтобы различные механизмы переноса тепла можно было однозначно характеризовать, вся масса реакционного объема в соответствии с диффузионной моделью рассматривается как некоторая однородная (гомогенная) среда, в которой перенос тепла происходит с некоторым эффективным коэффициентом температуропроводности Отэ По тем же причинам, что и для коэффициента переноса вещества (неизотропность реакционной среды, упрощение расчетов), вместо 0 будем рассматривать его продольную и поперечную составляющие ат и атг. При этом вначале определяются коэффициенты теплопроводности и Хг, ккал1м ч град. Величина коэффициента температуропроводности определяется из соотношения [c.67]

Количественные характеристики структуры потока, определяемые интенсивностью продольного перемешивания (параметрами модели), используются для расчета тепло- и массообменных аппаратов и химических реакторов. При таких расчетах различные модели могут привести к практически одинаковым результатам, если эти модели формально адекватны друг другу и потоку в аппарате, т. е. совпадают функции распределения времени пребывания. При формальной адекватности можно, установив эквивалентные соотношения между параметрами сложной и более простой модели, вести расчет аппарата по уравнениям более простых моделей. В связи с этим рассмотрим возможность аппроксимации двухпараметрической комбинированной модели структуры потока более простой — однопараметрической диффузионной модедью. Для этой цели необходимо установить эквивалентную связь между параметрами обеих моделей. [c.95]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология