> Тут - число Біо,
,
?- Безрозмірна температура теплоносія.
Відзначимо, що для системи (2.13) - (2.16) в якості масштабу температури обрана величина адіабатичного розігріву, яка характеризує збільшення температури суміші газу при повному вигорянні ключової речовини і є природним масштабом при різниці температур в розглянутій задачі. Безрозмірний параметр Pe в рівнянні (2.14) характеризує відношення характерного часу поширення тепла в поперечному напрямку до часу вирівнювання температури вздовж реактора. Параметр g характеризує співвідношення між часом контакту реагуючих речовин з каталізатором і часом повного вигоряння ключової речовини при постійній швидкості. Так як ця швидкість відповідає випадку, коли практично всі молекули володіють тепловою енергією, якої достатньо для здійснення реакції (E << RT), то мало і величина g досить велика (, де змінюється в діапазоні від 10 до 40).
Значення? визначає внесок газової суміші в теплоємність одиниці об'єму реактора і змінюється в інтервалі від нуля до одиниці. Оскільки об'ємна теплоємність твердого тіла в сотні разів більше теплоємності газу, то зазвичай беруть? << 1.
Значення числа Bi, яке характеризує співвідношення між швидкістю теплопередачі через стінку і швидкістю поширення тепла в поперечному напрямку, змінювалося від 0 до 10.
У розглянутій моделі найбільш цікавий випадок, коли порядок реакції n=1, тобто коли система рівнянь (2.13) - (2.17) описує процес як в дифузійної, так і в кінетичної області. Вибір в якості масштабу температури E / R, хоча і спрощує вид закону Арреніуса, незручний, оскільки він великий порівняно з тими різницями температур, з якими доводиться мати справу на практиці. Параметр? , Що визначає ставлення цих двох масштабів температури, змінюється в реальних умовах від 10 до 100.
2.3 Реактори з безперервним теплообміном
При проведенні процесу в безперервно діючому промисловому реакторі значну роль відіграють потік реагентів і теплообмін із зовнішнім середовищем. У різних частинах реактора можуть створюватися різко різні умови, що відповідають різним областям протікання реакції.
Розглянемо докладніше реактори з безперервним теплообміном для екзотермічних реакцій (протікають з виділенням тепла) і ендотермічних реакцій (протікають з поглинанням тепла).
Відведення тепла в більшості промислових реакторів здійснюється безпосередньо від зони реакції. Конструктивно точніше реактори являють собою трубчастий теплообмінник з каталізатором в трубах і теплоносієм в міжтрубному просторі. Гідродинамічний режим потоку в трубці близький до режиму ідеального витіснення.
При виведенні рівнянь моделі передбачалося, що температура в реакторі змінюється по довжині і радіусу реактора. Якщо промисловий трубчастий реактор працює при температурі теплоносія, постійної в усьому обсязі міжтрубному простору, це призводить до вкрай невигідним розподілу температури по довжині трубок.
Якщо діаметр труби апарату d= const, то щільність тепловідведення
,
де - ефективний коефіцієнт теплопередачі від каталітичного шару до теплоносія,
Т - температура в шарі каталізатора розрахована для межі шару,
Т-температура теплоносія при заданій коорди...
