16.4. Математичний опис реактора на основі фізико-хімічних особливостей процесу.

16.4.1. Стехіометричне рівняння хімічної реакції.

• Стехіометричне рівняння хімічної реакції, що характеризує її матеріальний баланс:

(1а)

• Стехіометричне рівняння для даного реактора:

(1б)

де _i , _i ,  ,  - стехіометричне коефіцієнти, числа реагуючих молів компонентів процесу.

Рівняння кінетики хімічної реакції.

• Результуюча швидкість оборотної реакції:

(2)

де

- загальний порядок реакції;

- швидкість прямої реакції;

- швидкість зворотної реакції;

; - константи швидкості,

143

Z_А й Z_В - емпіричні коефіцієнти;

Е_А й Е_В - енергії активації.

• Кінетика для реактора типу мал.4.1:

• швидкість прямого процесу:

(3а)

• швидкість зворотного процесу:

(3б)

16.4.2. Рівняння гідродинаміки процесу.

• Рівняння гідродинаміки процесу характеризує тиск у потоці як складну функцію:

(4)

де

x, z - координати потоку;

 - ламінарна в'язкість, що характеризує сили внутрішнього тертя;

k - турбулентна в'язкість;

 - щільність реакційної маси;

V - об'єм реакційної маси;

t - поточний час.

16.4.3. Матеріальний баланс реакторного процесу по всій речовині.

Рівняння динаміки:

(1)

де

Рівняння статики при :

(2)

• На основі(1) і (2):

(3)

144

16.4.4. Матеріальний баланс реакторного процесу по речовині а,що витрачається.

Рівняння динаміки:

(4)

де

I - зміна кількості речовини А в реакторі в одиницю часу;

II - кількість речовини А, що надходить у реактор в одиницю часу;

III - кількість речовини А, що відводить із реактора в одиницю часу;

IV - кількість речовини А, що витрачається в реакторі на хімічну реакцію в одиницю часу, де V=S*h.

Рівняння статики при :

(5)

• На основі (4) і (5):

(6)

16.4.5. Тепловий баланс реакторного процесу.

Рівняння динаміки:

(7)

де

• I - зміна кількості тепла в реакторі в одиницю часу;

• II - кількість тепла, що надходить у реактор з вихідним реагентом в одиницю часу;

• III - кількість тепла, що відводить із реактора з реакційною масою в одиницю часу;

145

• IV - кількість тепла, що виділяється в реакторі в результаті хімічної реакції в одиницю часу;

• V - кількість тепла, що відводить із реактора із хладоагентом в одиницю часу.

Рівняння статики при :

(8)

• На підставі (7) і (8):

(9)