3. Структурные элементы химических реакторов.

Реакционный элемент. Труба, трубка в кожухотрубчатом аппарате, змеевик, полка с катализатором, камера сгорания, турбина, емкость и т. п.

Устройство ввода и/или вывода. Простое: патрубок, труба (сверху, снизу, сбоку) с фланцем, шнек, форсунка, бункер, барометрическая труба, сифон и т. п. Сложное: патрубок с устройством разделения фаз, впускное устройстворсунка, бункер, барометрическая труба, сифон 000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000, скомбинированное с распределительным элементом, выпускной шнек и т. п.

Смесительный элемент. Пассивный или активный. Наружный или внутренний. Под различное агрегатное состояние. Примеры: мешалка, форсунка, турбина, центробежный насос.

Разделительный элемент. Перегородка различной конфигурации, каплеотбойник, пористая или объемная проставка, ребро, сифон.

Массообменный элемент (тарелка, ячейка, насадка, насос, секция и т. п.).

Распределительный элемент. Тарелка (клапанная, перфорированная), различные насадки, перегородки, форсунки, перфорированные трубы (прямые, кольцевые) и т. п.

Теплообменный элемент. Рубашка, змеевик, зеркало испарения, ребро, поверхность.

Силовой элемент. Гак, лапа, ребро жесткости, зиг, несущий корпус, силовое кольцо.

Поддерживающий элемент. Пример: катализаторная полка.

Согласующий элемент. Компенсатор, зазор.

Направляющий элемент. Вставка, перегородка фигурная (удлинение пути потока и т. п.).

4. Математическое моделирование (мм) химических реакторов

Основные понятия ММ для ХР. Модель состояния, модель наблюдения, модель погрешности измерений. Математическая форма модели. Параметры ММ для ХР, их роль в ММ, источники оценок их величины. Инженерно-химические исследования, разработки и практика – источник данных для построения ММ и проектирования ХР и ХТС. Метод последовательных приближений в практике. Математическое и физическое моделирование ХР. Натурный и вычислительный эксперимент. Аналоговый эксперимент. Иерархический подход. Иерархия процессов в ХР по масштабу: химическая реакция, химический процесс в элементе объема, химический процесс в реакционном элементе, химический процесс в реакторе, реактор в ХТС. Иерархическая структура математической модели ХР. Укрупнение (упрощение) подмоделей при построении моделей более высокого уровня. Практическое использование ММ: проектные и поверочные расчеты, сравнение вариантов ХТС, оптимизация параметров ХР и ХТС по различным критериям (технологические, экономические, оборонные и. п.), стратегические оценки с использованием ЭВМ. Реализация ММ для практических целей: конструкционная, аппаратная, программная, приложения для ЭВМ, книжно-справочная, тренажерная (подготовка персонала).

5. Идеальные химические реакторы (ихр) и их математические модели.

ИХР – проведение химических реакций при отсутствии ограничений на транспорт тепла и массы. Три типа ИХР в зависимости от структуры потока реакционной массы: идеальный реактор периодического действия (РИП), проточный реактор идеального вытеснения (РИВ), проточный реактор идеального смешения (РИС), каскад РИС – ячеечная модель.

РИП. ММ – система обыкновенных дифференциальных уравнений. Аналитический и численный расчет времени пребывания. Задача Коши. Использование нескольких РИП.

РИВ. Условия идеальности. Аналогия с РИП по ММ, основам расчета. Выбор между РИП и РИВ. Обоснование мощностью производства, исчерпанием опасного реагента, стабилизацией взвеси, и т.п.

РИС. Условия идеальности. ММ. Основы расчета.

Выбор между РИС и РИВ. Преимущества и недостатки.

Селективность в РИВ и РИС. Параллельные реакции. Последовательные реакции с полезным продуктом в первой стадии.

Сравнение степени превращения в РИВ и РИС.

Простые модели реальных ХР на основе ИХР.