Действия. Частный случай решения дифференциального уравнения (10.23)

Частный случай решения дифференциального уравнения (10.23). Реактор идеального смешения периодического

Лекция 11.

Рис. 11.1. расчетная схема.

1,2 – запорные устройства в режиме закрыто.

Реактор идеального смешения (РИС), допущения модели:

все технологические параметры (с, Т, Р) на входе в реактор меняются скачком, причем в каждой точке реакционного объема все параметры выровнены и значение параметров на выходе из реактора равно значению параметров в объеме (иллюстрация рис.11.1, б),

где С_j,f – концентрация непрореагирующего вещества () ко времени τ.

Для периодического реактора можно изобразить цикловую диаграмму (рис. 11.2).

Рис. 11. 2. Цикловая диаграмма.

τ_{з −} время загрузки; τ_выг – время выгрузки; τ _х.р. – время химической реакции.

Согласно определению в периодическом реакторе все реагенты вводят до начала реакции, а реакционную смесь выводят после окончания химического превращения. Поэтому для периодических реакторов вводят понятие времени цикла τ_ц.

Для вывода расчетного уравнения используются следующие допущения:

1. процесс периодический.

т. к. объемные потоки на входе и выходе отсутствуют v_вх=v_вых=0 (см. рис.11.1,а):

(11.1)

2. вытекают из допущений модели идеального смешения, т.к. все параметры в каждой точке объема выровнены, то отсутствует диффузия:

(11.2)

С учетом допущений (11.1, 11.2) уравнение (10.23) можно переписать в виде, используя полный дифференциал, т.к. с = с(τ) (рис.11.1,в):

(11.3)

Пример 11.1.

В РИС периодического действия осуществляется реакция

Определить производительность реактора , кмоль/с.

Уравнение (4.1):

определяют по Рис.11.2. В (4.1) вместо τ_преб подставляем τ_ц, т.к. процесс периодический.

(11.5)

Определяем τ из уравнения материального баланса (11.3). Предварительно подставив в него (11.6);

(11.4) подставляем в (11.3) и получаем дифференциальное уравнение:

(11.7)

Ход решения:

1) разделяем переменные

2) интегрируем

Определяем границы интегрирования по рис. 11.2.

Решение:

Вывод: Недостатками аппаратов периодического действия являются:

1) значительная составляющая в τ_ц (11.5) это подготовительно-заключительное время τ_п.з. В аппаратах периодического действия высокая движущая сила процесса.

Соответственно области применения аппаратов периодического действия определяются условием τ_х.р.≈ τ_п.з., например: малотоннажное производство. Также их используют для получения продуктов высокой чистоты (медикаменты и т.п.).

Дата добавления: 2014-01-04