1. Реакция n-го порядка:
подставим в хар-е ур-е:
;
(V=const)
2. Реакция 0-го порядка:
,
тогда:
;
(V=const)
3. Реакция 1-го порядка:
,
тогда:
;
(V=const)
Если V изменяется в течение процесса, то это изменение учитывают при помощи коэф. относительного изменения объема (при )
Для случая линейного изменения объема:
Получим хар-е ур-е для случая линейного изменения объема:
;
(для n-го порядк
3. (Хим. Реакторы) рис-н. Характеристическое уравнение.
Одним из важнейших показателей, отражающих совершенство хим. реактора, является его интенсивность. Она характеризуется количеством целевого продукта получаемого в единицу времени при заданных условиях с единицы объема или площади аппарата. Интенсивность реактора тем выше, чем меньше времени затрачивают на получение целевого количества продукта. Главной задачей при изучении процессов протекающих в реакторах любого типа является установление функциональной зависимости времени пребывания реактанта в реакторе.
-характеристическое уравнение реактора.
Его составляют по одному из компонентов рассматриваемой реакции.
Составим ур-е для (простая необратимая реакция). Исходным ур-ем для получения характеристического ур-я служит дифференциальное ур-е конвективного массообмена, в которое вводят дополнительный член, учитывающий изменение концентрации компонента в следствии хим. реакции. ; где
-концентрация А в исходной смеси
-скорости потоков по координатам x,y,z
-коэф. молекулярной диффузии
-скорость реакции
РИС-Н
Вследствие интенсивного перемешивания
потока, мгновенно устанавливаются
одинаковые по всему объему реактора
концентрации компонента А равные его
концентрации на выходе из реактора.
Резкое изменение концентрации при входе
компонентов происходит за счет мгновенного
смешения поступающих компонентов с
реакционной массой уже имеющейся в
реакторе, где концентрация компонентов
значительно ниже чем в подаваемой
реакционной смеси. Величина перепада
м/у начальной
и конечной
зависит, при прочих равных условиях, от
величины скорости хим. реакции( чем она
выше, тем меньше концентрации компонента
А в реакторе и больше перепад
),
с другой стороны при одной и той же
скорости реакции величина перепада
зависит от времени пребывания компонента
в реакторе( чем больше время пребывания,
тем полнее проходит реакция и тем ниже
концентрация в смеси). Т.к. все параметры
меняются скачкообразно, мат. баланс п
Если в периодическом реакторе можно непосредственно измерить продолжительность реакции, то в реакторах непрерывного действия этого сделать невозможно, т.к. в реакторах при установившемся режиме параметры со временем не меняются. Поэтому для непрерывных реакторов пользуются условным временем пребывания компонентов системы в реакторе: ( -объем реактора; -объемный расход).
Т.к. все параметры меняются скачкообразно, мат. баланс по какому либо компоненту, необходимый для получения хар-го ур-я, составляют для всего реактора в целом.
-мольный
расход компонента А на реакцию.
Где:
;
,
тогда:
;
делим выражение на V и
получаем:
-
хар-е ур-е РИС-Н
Если
тогда
