Для реализации нулевого порядка из уравнения получают

Для реакции первого порядка из уравнения

•Если начальная степень превращения Хн не равна нулю, а равна Х_ан, конечная Х_АК взята из уравнения, получают уравнение для расчета .

•Для реакции нулевого порядка

Для реакции первого порядка

•Все значения, полученные для РИС-П, характеризуют время, необходимое для проведения реакции до данной степени превращения. Общая длительность операции в РИС-П равна сумме продолжительностей химической реакции и вспомогательных операций

Уравнение материального баланса для рис-н

•Следовательно, при объемной скорости на входе и выходе W_вх = W_вых

Время, необходимое для завершения реакции со степенью превращения ХА, равно

где  - среднее время, в течение которого обновляется содержимое проточного реактора, причем = Uр:W (Up~ объем реакционной зоны, м3); W'- объемная скорость, м3/м3 • ч

•Для простой гомогенной односторонней реакции n-гo порядка

где К- константа скорости превращения.

Для реакции нулевого порядка

где С_А - конечная концентрация компонента А.

Для реакции первого порядка

ВЫВОДЫ

1.В обратимом процессе сумма эксергии до и после процесса

остается постоянной. В необратимом процессе эксергия

преобразуется в энергию. Эксергетический коэффициент

показывает степень приближения системы к идеальной

2.Химические реактора классифицируют по:

-способу организации процесса

-режиму движения реакционной смеси

-тепловому режиму

-фазовому составу реакционной смеси

-конструктивным особенностям реактора

Лекция 5

ПЛАН ЛЕКЦИИ

1. Реактор идеального вытеснения (рив)

2. Сравнение эффективности проточных реакторов идеального смешения и идеальног вытеснения

3. Модели реакторов с неидеалной структурой потоков

• Уравнение материального баланса в дифференциальной форме для РИВ при нестационарном режиме имеет вид:

(1)

Т ак как

(2)

Если направление оси аппарата совпадает с осью х, то

(3)

В объеме dV молекулярной диффузией можно пренебречь и положить

(4)

• При стационарном режиме:

(5)

Если объем реакционной смеси постоянен (не меняется),

то dCA = -CA_OdXA

Т.е. это убыль компонента реакционной смеси вследствие химического или физико-химического превращения. В любой момент времени 

( 6,7)

Подставив значения w и dl в уравнение (5), получают

(8)

После интегрирования в пределах от 0 до Х_АК

(9)

Скорость простой необратимой реакции n-го порядка

(10)

Подставляя в уравнение

(11)

( 12)

(13)

Сравнение эффективности хтп при использовании

РИС-Р И РИВ-Н

Расчет  произведен по уравнениям (11-13) для РИВ и аналогичным для РИС

( 14)

К=5

•Каскад реакторов идеального смешения

•Каскад состоит из m проточных реакторов полного смешения через которые последовательно проходит реакционная смесь

Материальный баланс для m- го реактора, в котором протекает реакция

Имеет вид:

А средняя длительность пребывания:

Где V_m – реакционный объем m-го реактора, V – объемный расход реакционной смеси через m – ный реактор, C_A - концентрация реагента А в реакционной смеси

В зависимости от уровня изученности кинетики процесса число реакторов в каскаде определяют аналитическим или гра­фическим методом.

В зависимости от уровня изученности кинетики процесса число реакторов в каскаде определяют аналитическим или графическим методом.

Для одностороннего химического процесса первого порядка в первом реакторе оно имеет вид

где Vс- расход смеси; V- объем реактора; С_Am - концентрация реагента в m-м реакторе; К- константа скорости превращения.

Из уравнения для первого реактора:

Для второго реактора

а

Следовательно, для m-го реактора:

Из уравнения, если заданы изменения концентрации или степени превращения, можно найти число реакторов в каскаде:

Графический метод основан на уравнении

Где С_А – конечная концентрация, r_A - скорость превращения

r_A - скорость превращения в m-м реакторе.

-это уравнение прямой, описывающей зависимость концентрации продукта на выходе из реактора от скорости реакции в нем. При равенстве объемов всех реакторов величина СА(т ~ i)/  постоянная, и описываемая прямая имеет тангенс угла наклона (-1/ ).

Значения r_Ат и С_Ат из уравнения (2.39) могут быть взяты только те, которые удовлетворяют уравнению скорости реакции

где f – активность компонента А