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)

Расчет реакторов идеального смешения




Рисунок 3. - Реакторы периодического действия.

В реакторе периодического действия все отдельные стадии процесса протекают последовательно, в разное время.

В простейшем случае реактор периодического действия состоит из сосуда с мешалкой, которая обеспечивает такое интенсивное перемешивание среды, при котором концентрация во всем объеме в любой момент времени одинакова. Теплообмен осуществляется через рубашку или змеевик. Состав реакционной массы меняется со временем, а поэтому скорость реакции изменяется в течение процесса.

Как видно из рисунка 3 с течением времени концентрация реагента А уменьшается от начального значения до значения , соответствующего требуемой степени превращения. Так как на единицу объема реагирует - из общего количества молей, то глубина превращения может быть определена как

, (1)

Время пребывания реагента в реакторе можно найти следующим образом. Обозначим через - объем реакционной массы, - число молей реагента А.

Процесс протекает во времени. Тогда по материальному балансу для исходного компонента А найдем.

, (2)

где r - скорость реакции, с-1.

Поскольку

, (3)

То с учетом выражения (3) уравнение материального баланса (2) заменяется

, (4)

или

, (5)

В общем случае для реакции любого n-ого порядка скорость реакции r с учетом выражения (1) можно представить

, (6)

И тогда уравнение (5) примет вид:

, (7)

Выражая через степень превращения получим

, (8)

Подставив найденное значение из (8) в (7) будем иметь

, (9)

Или после деления левой и правой части на С

, (10)

После интегрирования выражения время пребывания реагентов в реакторе равно

, (11)

при получим

, (12)

при n=1

, (13)

Реактор непрерывного действия (изотермический режим)

Этот тип реактора по устройству аналогичен реактору периодического действия. Но в реакторе непрерывного действия все отдельные стадии процесса химического превращения вещества (подача реагирующих веществ, химическая реакция, выход готового продукта) осуществляется параллельно, одновременно, непрерывно. Вследствие этого точное время пребывания частиц в зоне реакции не определено: большинство частиц из-за перемешивания проходят сложный путь до выхода из реактора. Поэтому при расчете таких реакторов истинное время пребывания компонентов в зоне реакции заменяется средним временем пребывания частиц в реакторе. Поскольку исходные материалы непрерывно подаются, а продукты реакции

1,3 - теплообменник; 2 - реактор.

Рисунок 4. - Реактор непрерывного действия.

непрерывно отводятся, их концентрация будут постоянными в любой точке реакционного объема и в любой момент времени; также постоянной будет и скорость реакции во времени и объеме аппарата. Поэтому скорость реакции можно представить уравнением



, (14)

где - концентрация реагента на входе в реактор; - концентрация реагента А на выходе из реактора; - среднее время пребывания реагента в реакторе. Величина равна отношению полезного объема реактора к объемному расходу V потока реагентов

, (15)

Объем реактора, который обеспечивает требуемое падение концентрации от до или соответствующую степень превращения, определяется из выражений (13) и (14)

, (16)

Для реакции любого порядка с учетом выражения (13) и равенства (15) полезный объем реактора будет

, (17)

Для реакции 1-ого порядка уравнение (17) принимает вид:

, (18)

где - степень превращения компонента А.

Время пребывания реагентов в реакторе найдем совместно решая уравнения (15) и (18), для реакции первого порядка

, (19)

для реакции n-го порядка

, (20)





Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 494; 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: 54.161.106.81
Генерация страницы за: 0.091 сек.