(б): 1 - повільна реакція, 2 - швидка реакція
Вивчаючи гомогенні хімічні процеси в статичних умовах легко отримати залежності концентрацій вихідних речовин з, або продуктів реакції від часу, які називаються кінетичними кривими. Залежності і зображені на рис. 1. Відповідно до зміни концентрацій вихідних речовин і продуктів в часі функції є убутними, а - зростаючими. На рис. 1 кінетичні криві 1 і 2 відносяться до повільної і швидкої реакцій відповідно (). Похідні концентрації за часом, що входять у вираз для миттєвої швидкості реакції, знаходяться як тангенси кутів нахилу дотичних до кінетичним кривим у відповідних точках. br/>
Математичний опис процесу
Реакція описуються системою диференціальних рівнянь:
,
,
,
В
де - об'ємні молярний концентрації компонентів реакційної суміші; - об'ємна мольная концентрації каталізатора; l - поздовжня координата реактора (дм); S - вільне перетин трубки реактора; V - об'ємна витрата реакційної суміші в трубці (л/с). p> Зміна температур реакційної суміші і холодного теплоносія в реакторі визначаються за допомогою рівнянь теплового балансу:
,
,
де - тепловий ефект реакції; - ізобарна теплоємність реакційної суміші; - коефіцієнт теплопередачі від реакційної маси до теплоносія через стінки трубки; N, D - кількість і діаметр трубок в реакторі; - масова витрата теплоносія; - масова теплоємність теплоносія. p> Константи швидкості реакції описуються рівнянням Арреніуса:
,
де - предекспоненціальний множник, - енергія активації компонентів, що вступають у реакцію, R - універсальна газова стала. br/>
, Дж/моль;
, Дж/моль;
, Дж/моль;
, Дж/моль. br/>
Алгоритм розв'язання задачі
У рамках курсової роботи метою розрахунку реактора заданої конструкції є визначення параметрів процесу, які забезпечують максимальну ступінь перетворення вихідної речовини. p> У реактор подається бінарна суміш реагентів, що складається з компонентів А1 і А2. Параметри суміші: склад (з - концентрація речовини А1), витрата. Крім того, на вхід реактора подається реагент В, який вступає в реакцію з речовинами А1 і А2:
,.
Температура реакційної суміші на вході реактора підтримується зміною витрати гарячого теплоносія в теплообмінник, призначений для нагрівання реакційної суміші. p> Температура в реакторі регулюється подачею холодного теплоносія. Математичний опис реакційного процесу представлено рівняннями кінетики і теплового балансу. В якості обурює параметра процесу розглядається склад суміші реагентів А1 і А2 (заданий діапазон значень концентрації речовини А1). Компенсувати ці обурення можливо визначенням витрат, і температури холодного теплоносія на вході реактора. p> Алгоритм розрахунку наведено на рис. 2. Задавши значення...
