v0.5.7.final / Рактора
.pdf
1Математические модели реакторов с рубашкой, движение потоков в которых представляется гидродинамической моделью, отличной от гидродинамической модели движения потоков теплоносителей в рубашке
Практические работы по курсу «Компьютерное моделирование химико-технологических процессов» |
Работы 5 и 6 |
©Кафедра ИКП, Клушин Д.В. MMXI |
2Микрокинетика сложной химической реакции
Для построения математических моделей процессов в гомогенных химических реакторах с участием n компонентов в m стадийной химической реакции на микрокинетическом уровне необходимо решить две задачи:
Практические работы по курсу «Компьютерное моделирование химико-технологических процессов» |
Работы 5 и 6 |
©Кафедра ИКП, Клушин Д.В. MMXI |
3
1. Определить локальную скорость химической реакции по каждому компоненту – вектор скоростей химической реакции по каждому компоненту
m |
|
giR αij rj |
(i 1,..., n) |
j 1 |
|
Практические работы по курсу «Компьютерное моделирование химико-технологических процессов» |
Работы 5 и 6 |
©Кафедра ИКП, Клушин Д.В. MMXI |
4
2. Определить локальную скорость выделения или поглощения теплоты в химической реакции
m |
|
H pjR rj |
||
q R |
|
α pj |
|
|
|
|
|||
j 1 |
|
|
|
|
где - это тепловой эффект j-ой стадии, отнесенный к одному молю продукта стадии р
Практические работы по курсу «Компьютерное моделирование химико-технологических процессов» |
Работы 5 и 6 |
©Кафедра ИКП, Клушин Д.В. MMXI |
5
В матричном виде выражение для скорости химической реакции по компоненту записывается следующим
образом:
g R α r
g1R |
|
α11 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
||||
|
R |
|
|
|
||
gn |
|
αn1 |
||||
α1m
αnm
r1rm
Практические работы по курсу «Компьютерное моделирование химико-технологических процессов» |
Работы 5 и 6 |
©Кафедра ИКП, Клушин Д.В. MMXI |
6
Рассмотрим следующую схему химических превращений:
k1 |
|
k |
3 |
|
2A B |
2C |
|
D |
|
|
|
|||
k2 |
|
|
|
|
Практические работы по курсу «Компьютерное моделирование химико-технологических процессов» |
Работы 5 и 6 |
©Кафедра ИКП, Клушин Д.В. MMXI |
7
Скорость j–й элементарной стадии химической реакции в жидкой фазе определяется по закону действующих масс:
n |
|
rj k j xijχ ij |
j 1,..., m |
i 1 |
|
Практические работы по курсу «Компьютерное моделирование химико-технологических процессов» |
Работы 5 и 6 |
©Кафедра ИКП, Клушин Д.В. MMXI |
8
Для рассматриваемого уравнения реакции выражения для скоростей стадий записываются следующим образом:
r k |
1 |
x 2 x1 |
x0 x0 |
k |
1 |
x 2 x |
B |
; |
||||||
1 |
|
A B |
C D |
|
|
A |
|
|
||||||
r k |
2 |
x0 x0 x 2 x0 |
k |
2 |
x 2 |
; |
|
|||||||
2 |
|
A B C D |
|
|
|
C |
|
|
|
|||||
r k |
3 |
x0 x0 x 2 x0 |
k |
3 |
x 2 . |
|
|
|||||||
3 |
|
A B |
C D |
|
|
C |
|
|
|
|||||
Практические работы по курсу «Компьютерное моделирование химико-технологических процессов» |
Работы 5 и 6 |
©Кафедра ИКП, Клушин Д.В. MMXI |
9
g RA
gBR
gCRgDR
|
|
2 |
2 |
0 |
|
k1 xA2 xB |
|
||
|
|
|
1 |
|
|
|
|||
|
|
|
1 |
0 |
|
|
2 |
|
|
|
|
2 |
2 |
2 |
|
k2 xC |
|
||
|
|
2 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
0 |
0 |
1 |
|
k3 xC |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
g R |
2k |
x 2 x |
B |
2k |
2 |
x 2 |
; |
|
|
|
||||||||
A |
|
|
|
1 |
A |
|
|
|
|
|
|
C |
|
|
|
|
||
g R |
k |
x 2 x |
B |
k |
2 |
x |
2 |
; |
|
|
|
|
|
|||||
B |
|
|
1 |
|
A |
|
|
|
C |
|
|
|
|
|
|
|||
g R |
2k |
x |
2 x |
B |
2k |
2 |
x 2 |
2k |
3 |
x 2 |
; |
|||||||
C |
|
|
1 |
|
A |
|
|
|
|
|
C |
|
|
C |
|
|||
g R |
k |
3 |
x 2 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
D |
|
|
C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Практические работы по курсу «Компьютерное моделирование химико-технологических процессов» |
Работы 5 и 6 |
©Кафедра ИКП, Клушин Д.В. MMXI |
10
Для рассматриваемого уравнения реакции, с учѐтом приведѐнных выкладок для скоростей стадий реакции, выражение для локальной скорости выделения (поглощения) тепла за счет химической реакции записывается следующим образом:
qR 2 HCR1 k1xA2 xB1 H BR2 k2 xC2
1 H DR3 k3 xC2
Практические работы по курсу «Компьютерное моделирование химико-технологических процессов» |
Работы 5 и 6 |
©Кафедра ИКП, Клушин Д.В. MMXI |