Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Уравнение теплового баланса реактора




Теплоперенос в химических реакторах

Лекция № 11

Температура оказывает существенное влияние на скорость химического процесса и другие показатели его эффективности. При проведении реакций разного типа требуется различный температурный режим. Под температурным режимом реактора понимают поддержание в нем необходимой и оптимальной для данного процесса температуры. В промышленной практике используют два типа температурного режима:

- режим постоянных температур

- режим переменных температур.

Выбор режима определяется, в основном, технологическим классом реакции.

Тип реакции Критерии эффективности процесса Температурный режим
1. Простая необратимая реакция скорость реакции при Т↑ r↑ постоянная максимально оптимальная температура или повышающийся температурный режим
2. Простая обратимая реакция   а) эндотермическая или слабо экзотермическая   б) сильно экзотермическая скорость реакции, положение равновесия при Т↑ r↑, α*↑     при Т↑ r↑, α*   постоянная максимально оптимальная температура   понижающийся температурный режим
3. Сложные реакции   а) Еа цел.р. = Еа побоч..р.     б) Еа цел.р.а побоч..р.     в) Еа цел.р. < Еа побоч..р.   скорость реакции, селективность при Т↑ r↑, S=const     при Т↑ r↑, S↑     при Т↑ r↑, S↓     постоянная максимально оптимальная температура   постоянная максимально оптимальная температура   постоянная минимально оптимальная температура  

 

Температура в реакторе может изменяться по двум причинам:

o за счет протекания химической реакции (если реакция экзотермическая, температура повышается, если эндотермическая – понижается);

o за счет теплообмена с окружающей средой, то есть температура в реакторе зависит от теплового режима реактора.

По тепловому режиму выделяют три модели реакторов: адиабатический, изотермический и политропический.

Учет всех тепловых явлений осуществляется при составлении теплового баланса реактора, уравнение которого, наряду с уравнением материального баланса, является основой для расчета реакторов.

В общем виде уравнение теплового баланса записывается

Qприход = Qрасход,

где Qприход – количество тепла, поступающего в реактор в единицу времени, Qрасход – количество тепла, расходуемого в реакторе в единицу времени.

Тепло приходит в реактор с реагентами Qреаг. и выделяется (или поглощается) в результате химической реакции Qхим.р.



Qприход = Qреаг. ± Qхим.р.

Расход тепла происходит в результате уноса тепла с продуктами Qпрод., теплообмена с окружающей средой Qт/об.; часть тепла накапливается в реакторе Qнакоп..

Qрасход = Qпрод. ± Qт/об. + Qнакоп.

Qреаг. ± Qхим.р.= Qпрод. ± Qт/об. + Qнакоп.

Обозначим Qпрод.- Qреаг. = Qконв. – конвективный перенос тепла.

Тогда после преобразований получим

Qнакоп. = - Qконв. ± Qт/об. ± Qхим.р. - уравнение теплового баланса реактора в общем виде.

Если температура неодинакова в разных точках объема реактора или во времени, используют дифференциальную форму уравнения теплового баланса, выведенную для некоторого элементарного объема dx dy dz.

где ρ – плотность реакционной смеси; Ср – удельная теплоемкость реакционной смеси; x,y,z – пространственные координаты, Wx, Wy, Wz - составляющие скорости движения потока в направлении осей x,y,z; λ – коэффициент молекулярной и турбулентной теплопроводности реакционной смеси; Fуд. – удельная поверхность теплообмена; К – коэффициент теплопередачи; ∆Т = Т – Тт/нос. ( Т – температура реакционной смеси, Тт/нос. – температура теплоносителя); rA - скорость химической реакции; ∆Н – тепловой эффект реакции.

Решение дифференциального уравнения связано с большими трудностями. Однако в каждом конкретном случае его можно упростить. Например, при стационарном режиме в проточных реакторах Qнакоп. = 0, для периодических реакторов отсутствует конвективный перенос тепла Qконв. = 0.

Выведем уравнения теплового баланса для различных гидродинамических и тепловых моделей реакторов.

 





Дата добавления: 2014-01-05; Просмотров: 700; Нарушение авторских прав?;


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Читайте также:



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2017) год. Не является автором материалов, а предоставляет студентам возможность бесплатного обучения и использования! Последнее добавление ‚аш ip: 54.146.169.191
Генерация страницы за: 0.084 сек.