Моделирование химико-технологических процессов_Кацман_ЛК03

Процессы в потоке. Идеальные потоки.

Поток как гомогенная движущаяся жидкая среда аппарата непрерывного действия.

Гетерогенность, влияние потока в иерархии: вниз на перенос, вверх на рабочую зону.

Сложная структура потока: поле скоростей, перемешивание вдоль и поперек, время пребывания (объемная скорость) среднее и фактическое,

проблема усреднения показателей.

Идеальные потоки без параметров или с минимумом таковых:

вытеснения и смешения.

Адекватность практическим представлениям, свойства,

технологичность.

ИВ: одномерный поток с одинаковой скоростью (концентрацией,

температурой), временем пребывания.

Малый объем поперечного сечения потока является замкнутым. r=dC/dt. Переменный объем добавляет одно слагаемое.

Субстанциональная производная – начало координат движется с объемом. Обычная производная равна нулю. Поверка/проект.

РПД. Реакция 1 порядка как простой пример. Выбор контура – последствия.

ИС: кинетика в точечном объеме выполняется во всем объеме.

Входной скачок. Среднее время пребывания. Открытость:r dC/dt.

Субстанция j, контур – аппарат, время dt. Вход Вj=cj0vdt. Уход Уj= cjvdt. Иj-

Сj=Varjdt. Накопление Нj=Vadcj. В итоге cj0v-cjv+Varj=Vadcj/dcj.

Нестационарное и стационарное поведение, со средним временем.

Размерность системы уравнений. Открытость/закрытость. Варианты записи.

Стационарный режим при измерении скорости реакции. ДР. Иной вывод уравнения ИВ (неподвижная система координат). cjv-v(cj+dcj)+rjFdx. vdcj=Frjdx. wdcj=rjdx. rj=dcj/dt. Идентично, но сложнее (проверка).

Сопоставление произвольной реакции в потоках ИВ и ИС вычислительными методами: равная конверсия (высокая и низкая), равный объем, равная скорость. Наилучший и наихудший поток.

Для 0, 1 и 2 порядка аналитическое решение. Преимущество ИВ.

Качественные сопоставления: концентрационная (порядок), температурная

(энергия активации) зависимость.

Ускорение: автокатализ, разветвление цепи, биохимические,

автотермические, матричные реакции.

Сложные реакции в идеальных потоках: селективность. Потеря селективности для последовательных реакций в ИС. Параллельные реакции равного порядка – независимость селективности от потока.

Дифференциальная селективность. Разные порядки. Медленный и быстрый рост цепи полимера.

Время пребывания в потоке. Простой метод исследования и диагностики, но точный только при 1 порядке. Сегрегация и перемешивание.

Точность при других порядках. Примеры функций распределения по времени пребывания, их получения.