15.Последовательность расчета теплового реактора.
1.Тепловой баланс
реактора.
.
2. 2.Определение к-та теплопередачи (К)
или теплопередачи a,
,
3. Определение
поверхности теплообмена,F
,
или
,где
QT-тепло
подводимое к реактору или отводимое.
к-т
теплопроводности материала стенки. 4.
Выбирается модель реактора для
осуществления хим процесса( или смещения
или вытеснения).
Тепловая модель идеального вытеснения.
Схема Р и В- реактор реального вытеснения..
t1=
const,
t2=температура
движущейся среды. Допущения 1) отсутствует
продольное перемешивание, 2) температура
постоянна по поперечному сечению Р и В
3) изменение температуры средней вдоль
регистрир описывается уравнением
-
решение уравнения дает распределение
температуры среды t2
вдоль реактора. t2=t1-
(t1-t2H)
(2)
k-к-т
теплопередачи, П- периметр сечения РИВ;
СР;р
- уд изобар теплоемкость и плотность
сред. wx
–скорость
среды вдоль оси X,Ур-е
(2) получено при k,CP,
Тепловая модель реактора идеального смешения.
Схема РиС (реактор идеального смешения).
При
интентенсивном перемешивании температура
среды во всем объеме РИС одинакова и в
НРИС равна
.
При одинаковой скорости –V-подачи
реагента в реактор и выхода реагента
из реактора обеспечивается постоянное
кол-во среды в реакторе G2,
из ур-я теплового баланса в интегральной
форме можно определить конечную
,
;
t1>t2,
C2?
K,F-теплоемкость
среды2, к-т теплопередачи и поверхность
теплообмена.
16.Последовательность расчета теплового реактора.
1.Тепловой баланс реактора. . 2. 2.Определение к-та теплопередачи (К) или теплопередачи a, ,
3. Определение поверхности теплообмена,F , или ,где QT-тепло подводимое к реактору или отводимое. к-т теплопроводности материала стенки. 4. Выбирается модель реактора для осуществления хим процесса( или смещения или вытеснения).
Тепловая диффузионная модель РРВ-реактора реального вытеснения. .
t1>t2
Процесс нагрева среды в РРв-сопровождается
продольным перемешиванием , с учетом
к-та продольного перемешивания DL
ур-е характеризующ изменение температуры
вдоль РРв будет иметь вид:
(1).
Решением ур-я (1) будет
,
с1,с2-const,
S1,S2-вспомогательные
параметры. c1,c2,S1,S2=f(k,cP,p,DL,wx).
Изменение температуры среды в разных
моделях реакторов.
.
=> вытеснение : на некоторой длине
процесс идет эффективней.
17.Ур-е теплового баланса реактора.
Для экзотермической
реакции ур-е теплового баланса можно
записать в виде:
Или
Найдём Q накопления.
,
где
-
теплота исходного реагента.
-
теплота хим.реакции.
-
теплота выводимая конвективным потоком.
И т.д.
-
Ур-е теплового баланса в общем виде.
Т.к.в реальном процессе температура изменяется, как во времени, так и в пространстве, то ур-е (т.б) составляется в диф-ой форме:
, где , СР – плотность и удельная изобарическая теплоёмкость реакционной смеси.
t – температура реакционной смеси.
- время хим.реакции.
rА- скорость хим.реакции по компоненту А.
Н – тепловой эффект хим.реакции.
х,у,Z – скорость реакционной смеси х,у,Z.
- коэф-т молекулярной теплопроводимости реакционной смеси.
К – коэф-ть теплопередачи.
t =t-tхл.
tхл. – температура хладагента.
I-Qнак.II-Qх.р.III- Qкон.пот IV-Qвыв.тепл.