2.3.4. Задания по расчету трубчатого реактора

Задание 1

Для процесса окисления метанола в трубчатом реакторе исследовать влияние размера частиц пористого зерна катализатора d_p = {1, 5, 10 , 15, 20} мм при заданных параметрах процесса на:

 коэффициенты тепло-, массопереноса, а именно на эффективный коэффициент радиальной теплопроводности,

Рис. 16. Зависимость коэффициента теплообмена с теплоносителем

от расхода газовой смеси

Рис. 17. Зависимость эффективного коэффициента теплопроводности по радиусу от расхода газовой смеси

Рис. 18. Зависимость эффективного коэффициента диффузии

по радиусу от расхода газовой смеси

эффективный коэффициент диффузии по радиусу слоя, коэффициент теплообмена со стенкой;

 степень превращения метанола на выходе из реактора;

 максимальную температуру в реакторе.

Результаты представить в виде таблиц и графиков. Температурный профиль и профиль степени превращения метанола по длине слоя нанести на один график для двух вариантов расчета. Объяснить полученные результаты.

Исходные данные

Длина слоя катализатора 0,6 м

Диаметр трубки 8 см

Порозность слоя 0,4

Давление 1 атм

Весовой расход газовой смеси

на одну трубку 1,510^-3 кг/с

Температура на входе в реактор 230°C

Температура холодильника 280°C

Активность катализатора 1

Концентрации веществ (мольные доли) в исходной смеси:

CH₃OH – 0,1; CH₂O – 0,0; H₂O  110^-2; O₂  110^-1.

Задание 2

Для процесса окисления метанола в трубчатом реакторе исследовать влияние входной концентрации метанола C_CH3OH = {3.5, 4.5, 5.5, 7, 8, 9, 10, 11, 12} об. % при заданных параметрах процесса на:

– коэффициенты тепло-, массопереноса, а именно на эффективный коэффициент радиальной теплопроводности, эффективный коэффициент диффузии по радиусу слоя, коэффициент теплообмена со стенкой;

– степень превращения метанола на выходе из реактора;

– максимальную температуру в реакторе.

Результаты представить в виде таблиц и графиков. Температурный профиль и профиль степени превращения метанола по длине слоя нанести на один график для двух вариантов расчета. Объяснить полученные результаты.

Исходные данные

Длина слоя катализатора 0,6 м

Диаметр трубки 8 см

Порозность слоя 0,4

Давление 1 атм

Весовой расход газовой смеси

на одну трубку 1,510^-3 кг/с

Температура на входе в реактор 230°C

Температура холодильника 280°C

Диаметр зерна катализатора 1 мм

Активность катализатора 1

Концентрации веществ (мольные доли) в исходной смеси:

CH₃OH – варьируется; CH₂O – 0,0; H₂O – 110^-2; O₂ – 110^-1.

Задание 3

Для процесса окисления метанола в трубчатом реакторе

исследовать влияние диаметра трубки D_tube = {4, 6, 8, 10, 12} см при заданных параметрах процесса на:

– коэффициенты тепло-, массопереноса, а именно на эффективный коэффициент радиальной теплопроводности, эффективный коэффициент диффузии по радиусу слоя, коэффициент теплообмена со стенкой;

– степень превращения метанола на выходе из реактора;

– максимальную температуру в реакторе.

Результаты представить в виде таблиц и графиков. Температурный профиль и профиль степени превращения метанола по длине слоя нанести на один график для двух вариантов расчета. Объяснить полученные результаты.

Исходные данные

Длина слоя катализатора 0,6 м

Порозность слоя 0,4

Давление 1 атм

Весовой расход газовой смеси

на одну трубку 1,510^-3 кг/с

Температура на входе в реактор 230°C

Температура холодильника 280°C

Диаметр зерна катализатора 1 мм

Активность катализатора 1

Концентрации веществ (мольные доли) в исходной смеси:

CH₃OH – 0,1; CH₂O – 0,0; H₂O – 110^-2; O₂ – 110^-1.

Задание 4

Для процесса окисления метанола в трубчатом реакторе исследовать влияние активности катализатора {0.6, 0.8, 1} при заданных параметрах процесса на:

– коэффициенты тепло-, массопереноса, а именно на эффективный коэффициент радиальной теплопроводности, эффективный коэффициент диффузии по радиусу слоя, коэффициент теплообмена со стенкой;

– степень превращения метанола на выходе из реактора;

– максимальную температуру в реакторе.

Результаты представить в виде таблиц и графиков. Температурный профиль и профиль степени превращения метанола по длине слоя нанести на один график для двух вариантов расчета. Объяснить полученные результаты.

Исходные данные

Длина слоя катализатора 0,6 м

Диаметр трубки 8 см

Давление 1 атм

Порозность слоя 0,4

Весовой расход газовой смеси

на одну трубку 1,510^-3 кг/с

Температура на входе в реактор 230°C

Температура холодильника 280°C

Диаметр зерна катализатора 1 мм

Концентрации веществ (мольные доли) в исходной смеси:

CH₃OH – 0,1; CH₂O – 0,0; H₂O – 110^-2; O₂ – 110^-1.

Задание 5

Для процесса окисления метанола в трубчатом реакторе исследовать влияние порозности слоя  = {0.4, 0.46, 0.52, 0.54} при заданных параметрах процесса на:

– коэффициенты тепло-, массопереноса, а именно на эффективный коэффициент радиальной теплопроводности, эффективный коэффициент диффузии по радиусу слоя, коэффициент теплообмена со стенкой;

– степень превращения метанола на выходе из реактора;

– максимальную температуру в реакторе.

Результаты представить в виде таблиц и графиков. Температурный профиль и профиль степени превращения метанола по длине слоя нанести на один график для двух вариантов расчета. Объяснить полученные результаты.

Исходные данные

Длина слоя катализатора 0,6 м

Диаметр трубки 8 см

Давление 1 атм

Весовой расход газовой смеси

на одну трубку 1,510^-3 кг/с

Температура на входе в реактор 230°C

Температура холодильника 280°C

Диаметр зерна катализатора 1 мм

Активность катализатора 1

Концентрации веществ (мольные доли) в исходной смеси:

CH₃OH – 0,1; CH₂O – 0,0; H₂O – 110^-2; O₂ – 110^-1.

Задание 6

Для процесса окисления метанола в трубчатом реакторе исследовать влияние длины слоя L = {0.2, 0.4, 0.6, 0.8} м при заданных параметрах процесса на:

– коэффициенты тепло-, массопереноса, а именно на эффективный коэффициент радиальной теплопроводности, эффективный коэффициент диффузии по радиусу слоя, коэффициент теплообмена со стенкой;

– степень превращения метанола на выходе из реактора;

– максимальную температуру в реакторе.

Результаты представить в виде таблиц и графиков. Температурный профиль и профиль степени превращения метанола по длине слоя нанести на один график для двух вариантов расчета. Объяснить полученные результаты.

Исходные данные

Диаметр трубки 8 см

Давление 1 атм

Порозность слоя 0,4

Весовой расход газовой смеси

на одну трубку 1,510^-3 кг/с

Температура на входе в реактор 230°C

Температура холодильника 280°C

Диаметр зерна катализатора 1 мм

Активность катализатора 1

Концентрации веществ (мольные доли) в исходной смеси:

CH₃OH – 0,1; CH₂O – 0,0; H₂O – 110^-2; O₂ – 110^-1.