9.Реальный реактор вытеснения.
РРВ –это реактор вытеснения в котором присутствует перемешивание реагентов как в продольном, так и в радиальном направлении.
Из ур-я материального баланса можно получить однопараметрическую модель реактора реального вытеснения.
Ур-е материального баланса:
(1), где
L=X – длина реактора текущая
-
скорость среды по длине РРВ.
DL – коэффициент продольного премешивания.
RА – скорость химической реакции по компоненту А.
Графическая связь параметров.
;
;
ХА – степень превращения реагента А
VP и Vng – объём реального и идеального реактора.
Отклонение реального реактора от идеального хар-ет отношение:
DL/L=1/Pe, где - скорость потока ; L- длина Ре; Ре – критерий Пикле.
реального и идеального реактора.
С ростом степени приращения и с ростом Ре.
Отношение DL/L- возрастает отклонение гидродинамики реального реактора от идеального.
- гидродинамический
критерий Пекле.
Используя безразмерные параметры уравнение (1) можн привести к безразмерному виду:
Безразмерные параметры
безразмерная
концентрация (2)
- безразмерная
длина (3)
;
- текущая и начальная концентрации
l и L- текущая и общая длина ректора.
С учётом (2) и (3) уравнение (1) будет в безразмерном виде:
(4).
- (используют в
исследовательских целях).
Если учесть продольные и радиальные перемешивания, то из материального баланса можно получить:
Двух параметрическая диффузионная модель:
(5)
DR – коэффициент радиального перемешивания.
R – радиус реактора.
При наличии только продольного перемешивания.
Принимаем Х=L; Д=ДL – коэ-т продольного перемешивания.
Молекулярной диффузией пренебрегаем
- однопараметрическая диффузионная модель РРВ.
10.Непрерывный реактор идеального смешения (нрис).
Непрерывный реактор идеального смешения(НРИС).
НРИС – это реактор в котором непрерывно поступают исх.реагенты и выгружается готовый продукт.
, где NAH - начальное кол-во реагента А.
САН- начальная концентрация реагента А.
Изменение концентрации реагента (СА) (ХА) и (rА).
Режимы:
,где 1; 2; 3 – время прибывания реагента А при разных концентрациях и скоростях подачи реагента.(1;2;3)
У0 – пространственная координата при которой усредняются и становятся постоянными все параметры процесса.
, где ХА – степень превращения.
rА – скорость хим.реакции.
В НРИСе исх. вещ-ва мгновенно перемешиваются при этом концентрация веществ остаётся неизменной по объёму в связи с этим также неизменными остаётся степень превращения ХА и скорость хим.реакции rА.
Особенности НРИС
За счёт интенсивного перемешивания концентрации и все параметры процесса усредняются и становятся постоянными по объёму и по времени.
Усреднение происходит на незначительном расстоянии от поверхности среды У0 , начиная с этого расстояния постоянна концентрация реагента, степень превращения, скорость химической реакции.
Концентрация
реагента в разные промежутки времени
могут изменяться в зависимости от
скорости подачи реагента V1;
V2;
V3
но оставаться постоянными по объёму.
Скорость химической
реакции -
Ввиду отсутствия градиента параметров реакционной смеси уравнение материального баланса в дифференциальной форме заменяют на уравнение в разностной форме.
Уравнение материального баланса НРИС
постоянство концентрации во времени и по объёму.
Ур-е материального
баланса для НРИС:
Отсюда
,
где Vp
– реакционный объём (м3).
- скорость подачи реагента (м3/с).
Известно, что
, тогда
(1)
– математическое описание НРИС.
Скорость реакции равна:
(2)
В (2) подставим (1).
При порядке реакции
n=n
будет равно:
(3)- математическое описание при n=n
НРИС
При n=0:
(4)
При n=1:
(5)
В реальном непрерывном реакторе смешения время пребывания больше, чем в НРИСе.