рішенню систем диференціальних рівнянь за наявності початкових умів:.
Даній математичний описание відображає лишь Самі хімічні превращение, что відбуваються в реакторі, без урахування теплового ЕФЕКТ реакцій и конструктивних особливую реактора.
Схема типового проточного реактора з мішалкою и теплообміннім прістроєм показана на рис. 3.1.
Рис. 3.1 - Схема типового проточного реактора з мішалкою
Основними параметрами, что характеризують матеріальні та енергетичні потоки реакційного процесса в проточному реакторі з мішалкою, є:
- вектор концентрацій реагентів у вхідному потоці;
- температура вхідного потоку;
- об'ємна витрати Речовини;
- температура Речовини на вході;
- об'ємна витрати реакційної масі;
- концентрація реагентів у віхідному потоці;
- температура реакційної масі;
При розробці математичного Опису хімічного реактора Використовують Такі основні допущення:
· режим ідеального змішування реакційної масі;
· Сталість ОБСЯГИ реагуємої суміші в реакторі;
· Сталість витрат реагуємої суміші.
Диференціальні рівняння, что опісують матеріальний баланс хімічного реактора, будут мати вигляд
, (13)
де - обєм реактора, м3;
- інтенсівність джерел Речовини:.
ВРАХОВУЮЧИ матрицю стехіометрічніх Коефіцієнтів (4), складаємо систему диференціальних рівнянь виду (13).
Для розглянутої Реакції система набірає Наступний вигляд:
(14)
Підставамі в (14) вирази для швидкости реакцій (3):
(15)
КОЕФІЦІЄНТИ знаходяться за формулою (6).
Хімічні Реакції відрізняються віділенням або поглінанням тепла, тому система рівнянь матеріального балансу (15) доповнюється рівнянням теплового балансу:
, (16)
де - теплоємність суміші,;
- площа теплообміну,;
- коефіцієнт теплопередачі;
- інтенсівність джерела тепла за рахунок Реакції.
, (17)
де - тепловий ефект i -ої Реакції,.
Розділімо Рівняння (16) на.
Для розглянутої Реакції тепловий баланс (16) з урахуванням (17) буде віглядаті Наступний чином:
(18)
де;
- умовна теплоємність,;
- Густина суміші,.
підсумкова система диференціальних рівнянь, что опісує хімічний реактор, Прийма вигляд:
(19)
Температура Речовини розраховується за формулою
, (20)
де - теплоємність Речовини,.
Система (19) вірішується будь-яким з відоміх способів чисельного або аналітичного методів вирішенню систем диференціальних рівнянь за наявності початкових умів:
,
вікорістовуючі дані про конструктівні характеристики апарата, Фізичні Властивості реагує суміші, тепловому ефекті Реакції.
Для моделювання системи управління, в Першу Черга, необходимо знати параметри настройки регулятора, коефіцієнт передачі регулююча органу. Структурна схема САР представлена ??на рис. 3.2.
Рис. 3.2 - Структурна схема САР
Моделювання системи управління
Математичний описание САР хімічнім реактором
Вікорістовуючі отрімані настройки, вірішуємо Наступний систему:
реактор хімічний сажа моделювання
Температура Речовини розраховується за формулою:
об'ємна витрати Речовини опісується рівнянням:
Висновки по роботі
У ході виконан роботи були отрімані практичні навички математичного моделювання процесів, что відбуваються в хімічному реакторі; Змодельовано система управління хімічнім реактором; отрімані настройки ПІ-регулятора.
Таким чином, підбір реактора для конкретного хімічного процесса, его розрахунок, оптимізація конструкції та умови проведення - Завдання очень складення, что требует Глибока знань у різніх Галузо фізики и химии. ! Застосування ідеальних моделей хімічніх реакторів, звічайна, значний спрощує розрахунки, однак требует уважности и Обережним підходу, оскількі необходимо стежіті за Дотримання умів ідеальності в шкірному конкретному випадка. Особливі Труднощі вінікають при проведенні реакцій в сильно в'язко СЕРЕДОВИЩА, де значний погіршуються умови масо- и теплообміну. Глибокий науковий ПІДХІД, з одного боці, и віпадкові Відкриття - з Іншог...
