Vвх ≠ Vвых
Заданы:
kj (j = 1, 2) константы скорости стадий, с –1,
KP1, KP2 – константы равновесия стадий,
Свх i (i = A, B, C, D, E) – концентрации компонентов смеси на входе в реактор, моль/м3,
Vвх – объёмная скорость входного потока, м3/с.
Определить состав смеси на выходе из реактора Свых i (i = A, B, C, D, E) и объёмную скорость на выходе из реактора Vвых.
Решение. Тепловой баланс исключается. Основа покомпонентного материального баланса – уравнение (.2):
Скорости стадий реакции:
Скорость реакции по компонентам:
Математическое описание реактора включает пять уравнений покомпонентного материального баланса и уравнение, связывающее Vвх и Vвых (газофазная реакция):
i = A, B, C, D, E
где smвх = (CвхА + СвхВ + СвхС + СвхD + СвхЕ) Vвх – входной мольный поток;
smвых = (CА + СВ + СС + СD + СЕ) Vвых – выходной мольный поток.
Пример 3. В адиабатическом промышленном реакторе идеального смешения в стационарном режиме проводится жидкофазная гомогенная реакция:
Твх ≠ Т = Твых
Vвх ≈ Vвых ≈ V
Заданы:
, Еj (j = 1, 2, 3) – параметры констант скоростей стадий,
– константа
равновесия стадии,
HPj (j = 1, 2, 3) – тепловые эффекты стадий, Дж/моль,
Свх i, Vвх, Твх (i = A, B, C, D) – параметры входного потока,
Vr – объём реактора РИС, м3.
Определить параметры выходного потока Свых i (i = A, B, C, D), Vвых, Твых.
Решение. Основа математического описания – уравнения покомпонентного материального баланса (.4) и тепловой баланс (.8), выведенные при условии Vвх ≈ Vвых ≈ V.
Скорости стадий реакции:
Скорость реакции по компонентам:
Покомпонентный материальный баланс:
. (22)
Тепловой баланс:
.
Из второго уравнения системы (22):
.
Из первого уравнения системы (22) после подстановки СВ и преобразований:
.
Из третьего уравнения системы (22):
.
Из четвёртого уравнения системы (22)
.
Из уравнения теплового баланса:
.
Пример 4. В адиабатическом промышленном реакторе идеального смешения в стационарном режиме проводится газофазная гомогенная реакция:
Твх ≠ Т = Твых
Vвх ≠ Vвых
В смеси присутствует вещество D, не участвующее в реакции.
Заданы:
, Еj (j = 1, 2) – параметры констант скоростей стадий,
– константа равновесия стадии,
HPj (j = 1, 2) – тепловые эффекты стадий, Дж/моль,
Свх i, Vвх, Твх (i = A, B, C, D) – параметры входного потока,
Vr – объём реактора РИС, м3.
Определить параметры выходного потока Свых i (i = A, B, C, D), Vвых, Твых.
Решение. Основа математического описания – уравнения покомпонентного материального баланса (.2) и тепловой баланс (.6), выведенные при условии Vвх ≠ Vвых.
Скорости стадий реакции:
Скорость реакции по компонентам:
Математическое описание реактора:
(29)
Из второго, третьего и четвёртого уравнений системы (29) в явном виде находят CB, CC, CD.
где smвх = (CвхА + СвхВ + СвхС + СвхD) Vвх;
smвых = (CА + СВ + СС + СD) Vвых.